화학 기상 증착(CVD)광범위한 절연 재료, 대부분의 금속 재료 및 금속 합금 재료를 포함하여 다양한 재료를 증착하기 위해 반도체 산업에서 가장 널리 사용되는 기술입니다.
CVD는 전통적인 박막 준비 기술입니다. 그 원리는 기체 전구체를 사용하여 원자와 분자 사이의 화학 반응을 통해 전구체의 특정 구성 요소를 분해한 다음 기판에 얇은 필름을 형성하는 것입니다. CVD의 기본 특성은 다음과 같습니다: 화학적 변화(화학 반응 또는 열분해); 영화의 모든 자료는 외부 소스에서 나옵니다. 반응물은 기체상의 형태로 반응에 참여해야 합니다.
저압 화학 기상 증착(LPCVD), 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 및 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD)은 세 가지 일반적인 CVD 기술로, 재료 증착, 장비 요구 사항, 프로세스 조건 등에 상당한 차이가 있습니다. 다음은 이 세 가지 기술에 대한 간단한 설명과 비교입니다.
1. LPCVD(저압 CVD)
원리: 저압 조건에서의 CVD 공정. 그 원리는 진공 또는 저압 환경에서 반응 챔버에 반응 가스를 주입하고, 가스를 고온으로 분해하거나 반응시켜 기판 표면에 증착된 고체 필름을 형성하는 것입니다. 낮은 압력은 가스 충돌과 난류를 감소시키기 때문에 필름의 균일성과 품질이 향상됩니다. LPCVD는 이산화규소(LTO TEOS), 질화규소(Si3N4), 폴리실리콘(POLY), 인규산염 유리(BSG), 붕인규산염 유리(BPSG), 도핑된 폴리실리콘, 그래핀, 탄소 나노튜브 및 기타 필름에 널리 사용됩니다.
특징:
▪ 공정 온도: 일반적으로 500~900°C 사이이며 공정 온도는 상대적으로 높습니다.
▪ 가스 압력 범위: 0.1~10 Torr의 저압 환경;
▪ 필름 품질: 고품질, 우수한 균일성, 우수한 밀도 및 결함이 거의 없습니다.
▪ 증착 속도: 증착 속도가 느림;
▪ 균일성: 대형 기판에 적합하며 균일한 증착이 가능합니다.
장점과 단점:
▪ 매우 균일하고 조밀한 필름을 증착할 수 있습니다.
▪ 대형 기판에 대한 성능이 뛰어나 대량 생산에 적합합니다.
▪ 저렴한 비용;
▪ 고온이므로 열에 민감한 재료에는 적합하지 않습니다.
▪ 증착 속도가 느리고 출력이 상대적으로 낮습니다.
2. PECVD(플라즈마 강화 CVD)
원리: 플라즈마를 사용하여 더 낮은 온도에서 기상 반응을 활성화하고, 반응 가스의 분자를 이온화 및 분해한 다음 기판 표면에 박막을 증착합니다. 플라즈마의 에너지는 반응에 필요한 온도를 크게 낮출 수 있으며 응용 범위가 넓습니다. 다양한 금속필름, 무기필름, 유기필름을 제조할 수 있습니다.
특징:
▪ 공정 온도: 일반적으로 200~400°C 사이이며 온도는 상대적으로 낮습니다.
▪ 가스 압력 범위: 일반적으로 수백 mTorr에서 수 Torr까지;
▪ 막 품질: 막 균일성은 양호하지만, 플라즈마에 의해 발생할 수 있는 결함으로 인해 막의 밀도 및 품질이 LPCVD만큼 좋지 않습니다.
▪ 증착 속도: 높은 속도, 높은 생산 효율성;
▪ 균일성: 대형 기판에서는 LPCVD에 비해 약간 열등합니다.
장점과 단점:
▪ 얇은 필름은 더 낮은 온도에서 증착될 수 있어 열에 민감한 재료에 적합합니다.
▪ 증착 속도가 빨라 효율적인 생산에 적합합니다.
▪ 유연한 프로세스, 필름 특성은 플라즈마 매개변수를 조정하여 제어할 수 있습니다.
▪ 플라즈마는 핀홀이나 불균일성과 같은 필름 결함을 유발할 수 있습니다.
▪ LPCVD에 비해 막밀도와 품질이 다소 떨어집니다.
3. HDP-CVD(고밀도 플라즈마 CVD)
원리: 특별한 PECVD 기술. HDP-CVD(ICP-CVD라고도 함)는 낮은 증착 온도에서 기존 PECVD 장비보다 더 높은 플라즈마 밀도와 품질을 생성할 수 있습니다. 또한 HDP-CVD는 거의 독립적인 이온 플럭스 및 에너지 제어를 제공하여 반사 방지 코팅, 저유전율 재료 증착 등과 같은 까다로운 필름 증착을 위한 트렌치 또는 홀 충진 기능을 향상시킵니다.
특징:
▪ 공정 온도: 실온 ~ 300℃, 공정 온도는 매우 낮습니다.
▪ 가스 압력 범위: 1~100mTorr 사이, PECVD보다 낮음;
▪ 필름 품질: 높은 플라즈마 밀도, 높은 필름 품질, 우수한 균일성;
▪ 증착률: 증착률은 LPCVD와 PECVD의 중간 수준으로 LPCVD보다 약간 높습니다.
▪ 균일성: 고밀도 플라즈마로 인해 필름 균일성이 우수하며 복잡한 모양의 기판 표면에 적합합니다.
장점과 단점:
▪ 낮은 온도에서 고품질 필름을 증착할 수 있으며 열에 민감한 재료에 매우 적합합니다.
▪ 우수한 필름 균일성, 밀도 및 표면 평활도;
▪ 플라즈마 밀도가 높을수록 증착 균일성과 필름 특성이 향상됩니다.
▪ 장비가 복잡하고 비용이 더 많이 듭니다.
▪ 증착 속도가 느리고, 플라즈마 에너지가 높을수록 약간의 손상이 발생할 수 있습니다.
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게시 시간: 2024년 12월 3일