SiC-Substrat für CVD-Filmbeschichtung
Chemische Gasphasenabscheidung
Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) von Oxiden ist ein linearer Wachstumsprozess, bei dem ein Vorläufergas in einem Reaktor eine dünne Schicht auf einem Wafer abscheidet. Der Wachstumsprozess erfolgt bei niedrigen Temperaturen und weist eine deutlich höhere Wachstumsrate auf alsthermisches Oxid. Es erzeugt außerdem deutlich dünnere Siliziumdioxidschichten, da der Film abgeschieden und nicht aufgewachsen wird. Dieses Verfahren erzeugt einen Film mit hohem elektrischen Widerstand, der sich unter anderem für den Einsatz in ICs und MEMS-Bauelementen eignet.
Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) von Oxiden wird durchgeführt, wenn eine äußere Schicht benötigt wird, das Siliziumsubstrat jedoch möglicherweise nicht oxidiert werden kann.
Wachstum durch chemische Gasphasenabscheidung:
CVD-Wachstum entsteht, wenn ein Gas oder Dampf (Precursor) in einen Niedertemperaturreaktor eingeleitet wird, in dem die Wafer entweder vertikal oder horizontal angeordnet sind. Das Gas bewegt sich durch das System und verteilt sich gleichmäßig auf der Oberfläche der Wafer. Während sich diese Precursoren durch den Reaktor bewegen, beginnen die Wafer, sie auf ihrer Oberfläche zu absorbieren.
Sobald sich die Vorläufer gleichmäßig im System verteilt haben, beginnen chemische Reaktionen an der Oberfläche der Substrate. Diese chemischen Reaktionen beginnen als Inseln, die im weiteren Verlauf des Prozesses wachsen und verschmelzen, um den gewünschten Film zu bilden. Chemische Reaktionen erzeugen Nebenprodukte auf der Oberfläche der Wafer, die über die Grenzschicht diffundieren und aus dem Reaktor fließen, sodass nur die Wafer mit der abgeschiedenen Filmschicht zurückbleiben.
Abbildung 1
Vorteile der chemischen Gasphasenabscheidung:
- Wachstumsprozess bei niedriger Temperatur.
- Schnelle Abscheidungsrate (insbesondere APCVD).
- Muss kein Siliziumsubstrat sein.
- Gute Stufenabdeckung (insbesondere PECVD).
Abbildung 2
Siliziumdioxidabscheidung vs. Wachstum
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LPCVD
Die chemische Gasphasenabscheidung bei niedrigem Druck ist ein Standardverfahren der chemischen Gasphasenabscheidung ohne Druckbeaufschlagung. Der Hauptunterschied zwischen LPCVD und anderen CVD-Verfahren liegt in der Abscheidungstemperatur. LPCVD verwendet die höchste Temperatur zur Abscheidung von Filmen, typischerweise über 600 °C.
Die Niederdruckumgebung erzeugt einen sehr gleichmäßigen Film mit hoher Reinheit, Reproduzierbarkeit und Homogenität. Dies geschieht bei 10–1.000 Pa, während der Standard-Raumdruck 101.325 Pa beträgt. Die Temperatur bestimmt die Dicke und Reinheit dieser Filme. Höhere Temperaturen führen zu dickeren und reineren Filmen.
- Häufig hinterlegte Filme:Polysilizium, dotierte und undotierte Oxide,Nitride.
PECVD
Die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) ist ein Niedertemperatur-Abscheidungsverfahren mit hoher Filmdichte. PECVD erfolgt in einem CVD-Reaktor unter Zugabe von Plasma, einem teilweise ionisierten Gas mit einem hohen Gehalt an freien Elektronen (ca. 50 %). Es handelt sich um ein Niedertemperatur-Abscheidungsverfahren zwischen 100 °C und 400 °C. PECVD kann bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, da die Energie der freien Elektronen die reaktiven Gase dissoziiert und einen Film auf der Waferoberfläche bildet.
Bei diesem Abscheidungsverfahren kommen zwei verschiedene Plasmaarten zum Einsatz:
- Kalt (nichtthermisch): Elektronen haben eine höhere Temperatur als neutrale Teilchen und Ionen. Bei dieser Methode wird die Energie der Elektronen durch Druckänderungen in der Depositionskammer genutzt.
- Thermisch: Elektronen haben die gleiche Temperatur wie die Partikel und Ionen in der Abscheidungskammer.
In der Beschichtungskammer wird zwischen Elektroden über und unter dem Wafer eine Hochfrequenzspannung angelegt. Dadurch werden die Elektronen aufgeladen und in einem anregbaren Zustand gehalten, um die gewünschte Schicht abzuscheiden.
Das Züchten von Filmen mittels PECVD erfolgt in vier Schritten:
- Platzieren Sie den Zielwafer auf einer Elektrode in der Abscheidungskammer.
- Führen Sie reaktive Gase und Ablagerungselemente in die Kammer ein.
- Senden Sie Plasma zwischen Elektroden und legen Sie Spannung an, um das Plasma anzuregen.
- Reaktives Gas dissoziiert und reagiert mit der Waferoberfläche, um einen dünnen Film zu bilden, Nebenprodukte diffundieren aus der Kammer.
- Häufig verwendete Schichten: Siliziumoxide, Siliziumnitrid, amorphes Silizium,Siliziumoxynitride (SixOyNz).
APCVD
Die chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck ist ein Niedertemperatur-Abscheidungsverfahren, das in einem Ofen bei normalem Atmosphärendruck durchgeführt wird. Wie andere CVD-Verfahren benötigt auch APCVD ein Vorläufergas in der Abscheidungskammer. Anschließend steigt die Temperatur langsam an, um die Reaktionen auf der Waferoberfläche zu katalysieren und eine dünne Schicht abzuscheiden. Aufgrund der Einfachheit dieser Methode ist die Abscheidungsrate sehr hoch.
- Häufig verwendete Schichten: dotierte und undotierte Siliziumoxide, Siliziumnitride. Auch verwendet inGlühen.
HDP CVD
Die hochdichte Plasma-Gasphasenabscheidung ist eine Variante der PECVD, bei der ein Plasma höherer Dichte verwendet wird. Dadurch können die Wafer bei noch niedrigeren Temperaturen (zwischen 80 °C und 150 °C) in der Abscheidungskammer reagieren. Dadurch entsteht auch ein Film mit hervorragender Grabenfüllfähigkeit.
- Übliche abgeschiedene Filme: Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (Si3N4),Siliziumkarbid (SiC).
SACVD
Die chemische Gasphasenabscheidung bei Unterdruck unterscheidet sich von anderen Methoden, da sie unterhalb des normalen Raumdrucks stattfindet und Ozon (O3), um die Reaktion zu katalysieren. Der Abscheidungsprozess findet bei einem höheren Druck als bei LPCVD, aber einem niedrigeren als bei APCVD, zwischen etwa 13.300 Pa und 80.000 Pa, statt. SACVD-Filme haben eine hohe Abscheidungsrate, die sich mit steigender Temperatur bis etwa 490 °C verbessert und ab diesem Punkt wieder abnimmt.
Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd. ist einer der größten Anbieter von neuen Siliziumkarbid-Keramikwerkstoffen in China. SiC-technische Keramik: Mohshärte 9 (neue Mohshärte 13) mit ausgezeichneter Erosions- und Korrosionsbeständigkeit, hervorragender Abriebfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Die Lebensdauer von SiC-Produkten ist 4- bis 5-mal länger als die von 92%-Aluminiumoxid-Material. Der MOR von RBSiC ist 5- bis 7-mal höher als der von SNBSC und eignet sich daher für komplexere Formen. Die Angebotserstellung ist schnell, die Lieferung erfolgt wie versprochen und die Qualität ist unübertroffen. Wir verfolgen stets unsere Ziele und engagieren uns mit ganzem Herzen für die Gesellschaft.
