Substrato de SiC para revestimento de filme CVD

Deposição Química de Vapor

A deposição química de vapor (CVD) de óxido é um processo de crescimento linear no qual um gás precursor deposita uma película fina sobre um wafer em um reator. O processo de crescimento ocorre em baixa temperatura e apresenta uma taxa de crescimento muito maior quando comparado a outros métodos.óxido térmicoAlém disso, produz camadas de dióxido de silício muito mais finas, pois o filme é depositado em vez de cultivado. Esse processo resulta em um filme com alta resistência elétrica, o que é ótimo para uso em circuitos integrados e dispositivos MEMS, entre muitas outras aplicações.

A deposição química de vapor (CVD) de óxido é realizada quando uma camada externa é necessária, mas o substrato de silício pode não ser capaz de ser oxidado.

Crescimento por deposição química de vapor:

O crescimento por CVD ocorre quando um gás ou vapor (precursor) é introduzido em um reator de baixa temperatura onde wafers são dispostos verticalmente ou horizontalmente. O gás se move através do sistema e se distribui uniformemente sobre a superfície dos wafers. À medida que esses precursores se movem pelo reator, os wafers começam a absorvê-los em sua superfície.

Uma vez que os precursores se distribuem uniformemente por todo o sistema, as reações químicas começam ao longo da superfície dos substratos. Essas reações químicas iniciam-se como ilhas e, à medida que o processo prossegue, as ilhas crescem e se fundem para criar o filme desejado. As reações químicas criam subprodutos na superfície dos wafers, que se difundem através da camada limite e fluem para fora do reator, deixando apenas os wafers com o revestimento de filme depositado.

Figura 1

Benefícios da Deposição Química de Vapor:

• Processo de crescimento em baixa temperatura.
• Alta taxa de deposição (especialmente APCVD).
• Não precisa ser um substrato de silício.
• Boa cobertura de etapas (especialmente PECVD).

Figura 2
Deposição versus crescimento de dióxido de silício

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Tipos de DCV

LPCVD

A deposição química de vapor a baixa pressão (LPCVD) é um processo padrão de deposição química de vapor sem pressurização. A principal diferença entre a LPCVD e outros métodos de CVD é a temperatura de deposição. A LPCVD utiliza a temperatura mais alta para depositar filmes, tipicamente acima de 600 °C.

O ambiente de baixa pressão cria um filme muito uniforme com alta pureza, reprodutibilidade e homogeneidade. Isso ocorre entre 10 e 1.000 Pa, enquanto a pressão ambiente padrão é de 101.325 Pa. A temperatura determina a espessura e a pureza desses filmes, sendo que temperaturas mais altas resultam em filmes mais espessos e puros.

• Filmes comuns depositados:polisilícioóxidos dopados e não dopados,nitretos.

PECVD

A deposição química de vapor assistida por plasma (PECVD) é uma técnica de deposição de filmes de alta densidade e baixa temperatura. A PECVD ocorre em um reator de deposição química de vapor (CVD) com a adição de plasma, um gás parcialmente ionizado com alto teor de elétrons livres (~50%). Este método de deposição opera em baixas temperaturas, entre 100 °C e 400 °C. A PECVD pode ser realizada em baixas temperaturas porque a energia dos elétrons livres dissocia os gases reativos, formando um filme na superfície do wafer.

Este método de deposição utiliza dois tipos diferentes de plasma:

1. Frio (não térmico): os elétrons têm uma temperatura mais alta do que as partículas neutras e os íons. Este método utiliza a energia dos elétrons alterando a pressão na câmara de deposição.
2. Térmico: os elétrons têm a mesma temperatura que as partículas e os íons na câmara de deposição.

Dentro da câmara de deposição, uma tensão de radiofrequência é enviada entre eletrodos acima e abaixo do wafer. Isso carrega os elétrons e os mantém em um estado excitável para depositar o filme desejado.

Existem quatro etapas para o crescimento de filmes via PECVD:

1. Coloque o wafer alvo sobre um eletrodo dentro da câmara de deposição.
2. Introduza gases reativos e elementos de deposição na câmara.
3. Envia-se plasma entre eletrodos e aplica-se voltagem para excitar o plasma.
4. O gás reativo se dissocia e reage com a superfície do wafer para formar uma película fina; os subprodutos se difundem para fora da câmara.

• Filmes comuns depositados: óxidos de silício, nitreto de silício, silício amorfo.oxinitretos de silício (Si_xO_yN_z).

APCVD

A deposição química de vapor à pressão atmosférica (APCVD) é uma técnica de deposição a baixa temperatura que ocorre em um forno à pressão atmosférica padrão. Assim como outros métodos de CVD, a APCVD requer um gás precursor dentro da câmara de deposição; em seguida, a temperatura aumenta gradualmente para catalisar as reações na superfície do wafer e depositar um filme fino. Devido à simplicidade deste método, ele apresenta uma taxa de deposição muito alta.

• Filmes comuns depositados: óxidos de silício dopados e não dopados, nitretos de silício. Também usados ​​emrecozimento.

CVD HDP

A deposição química de vapor por plasma de alta densidade (HDPCVD) é uma variante da PECVD que utiliza um plasma de densidade mais elevada, permitindo que os wafers reajam a uma temperatura ainda mais baixa (entre 80 °C e 150 °C) dentro da câmara de deposição. Isso também resulta em um filme com excelente capacidade de preenchimento de sulcos.

• Filmes comuns depositados: dióxido de silício (SiO₂)₂), nitreto de silício (Si₃N₄),carbeto de silício (SiC).

SACVD

A deposição química de vapor em pressão subatmosférica difere de outros métodos porque ocorre abaixo da pressão ambiente padrão e utiliza ozônio (O₃).₃) para ajudar a catalisar a reação. O processo de deposição ocorre a uma pressão mais alta do que a LPCVD, mas mais baixa do que a APCVD, entre cerca de 13.300 Pa e 80.000 Pa. Os filmes SACVD têm uma alta taxa de deposição, que melhora com o aumento da temperatura até cerca de 490 °C, ponto em que começa a diminuir.

• Filmes comuns depositados:BPSG, PSG,TEOS.

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