SiC-Substrat für CVD-Filmbeschichtung

Chemische Gasphasenabscheidung

Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) von Oxiden ist ein lineares Wachstumsverfahren, bei dem ein Vorläufergas in einem Reaktor einen dünnen Film auf einen Wafer aufbringt. Das Wachstumsverfahren findet bei niedriger Temperatur statt und weist im Vergleich zu anderen Verfahren eine deutlich höhere Wachstumsrate auf.thermisches OxidEs ermöglicht zudem die Herstellung deutlich dünnerer Siliziumdioxidschichten, da der Film abgeschieden und nicht aufgewachsen wird. Dieses Verfahren erzeugt einen Film mit hohem elektrischem Widerstand, der sich hervorragend für den Einsatz in integrierten Schaltungen (ICs) und MEMS-Bauteilen sowie vielen anderen Anwendungen eignet.

Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) von Oxid wird durchgeführt, wenn eine äußere Schicht benötigt wird, das Siliziumsubstrat aber möglicherweise nicht oxidiert werden kann.

Wachstum durch chemische Gasphasenabscheidung:

Das CVD-Wachstum erfolgt, indem ein Gas oder Dampf (Vorläufer) in einen Niedertemperaturreaktor eingeleitet wird, in dem Wafer vertikal oder horizontal angeordnet sind. Das Gas strömt durch das System und verteilt sich gleichmäßig auf der Oberfläche der Wafer. Während die Vorläufer den Reaktor durchlaufen, beginnen die Wafer, sie an ihrer Oberfläche zu absorbieren.

Sobald sich die Vorläuferstoffe gleichmäßig im System verteilt haben, beginnen chemische Reaktionen an der Oberfläche der Substrate. Diese Reaktionen starten inselartig, und im Verlauf des Prozesses wachsen die Inseln und verschmelzen zum gewünschten Film. Auf der Oberfläche der Wafer entstehen Nebenprodukte, die durch die Grenzschicht diffundieren und aus dem Reaktor abfließen. Zurück bleiben die Wafer mit der abgeschiedenen Filmbeschichtung.

Abbildung 1

Vorteile der chemischen Gasphasenabscheidung:

• Wachstumsprozess bei niedrigen Temperaturen.
• Hohe Abscheidungsrate (insbesondere APCVD).
• Es muss sich nicht um ein Siliziumsubstrat handeln.
• Gute Abdeckung der Behandlungsstufen (insbesondere PECVD).

Abbildung 2
Siliziumdioxid-Abscheidung vs. Wachstum

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LPCVD

Die Niederdruck-CVD (LPCVD) ist ein Standardverfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) ohne Druckbeaufschlagung. Der Hauptunterschied zwischen LPCVD und anderen CVD-Verfahren liegt in der Abscheidungstemperatur. Bei LPCVD werden die höchsten Temperaturen zur Schichtabscheidung genutzt, typischerweise über 600 °C.

Die Niederdruckumgebung erzeugt einen sehr gleichmäßigen Film mit hoher Reinheit, Reproduzierbarkeit und Homogenität. Dieser Vorgang findet im Druckbereich von 10 bis 1000 Pa statt, 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.

• Übliche Ablagerungsfilme:Polysilizium, dotierte und undotierte Oxide,Nitride.

PECVD

Die plasmaverstärkte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) ist ein Niedertemperatur-Abscheidungsverfahren mit hoher Schichtdichte. PECVD findet in einem CVD-Reaktor unter Zugabe von Plasma statt, einem teilweise ionisierten Gas mit hohem Gehalt an freien Elektronen (ca. 50 %). Es handelt sich um ein Niedertemperatur-Abscheidungsverfahren, das im Temperaturbereich von 100 °C bis 400 °C durchgeführt wird. PECVD kann bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, da die Energie der freien Elektronen die reaktiven Gase dissoziiert und so einen Film auf der Waferoberfläche bildet.

Bei diesem Abscheidungsverfahren werden zwei verschiedene Plasmaarten verwendet:

1. Kalt (nicht-thermisch): Elektronen besitzen eine höhere Temperatur als neutrale Teilchen und Ionen. Bei diesem Verfahren wird die Energie der Elektronen genutzt, indem der Druck in der Abscheidungskammer verändert wird.
2. Thermische Eigenschaften: Die Elektronen haben die gleiche Temperatur wie die Partikel und Ionen in der Abscheidungskammer.

In der Beschichtungskammer wird eine Hochfrequenzspannung zwischen Elektroden ober- und unterhalb des Wafers angelegt. Dadurch werden die Elektronen aufgeladen und in einem anregbaren Zustand gehalten, um die Abscheidung des gewünschten Films zu ermöglichen.

Die Herstellung von Filmen mittels PECVD erfolgt in vier Schritten:

1. Platzieren Sie den Target-Wafer auf einer Elektrode innerhalb der Beschichtungskammer.
2. Reaktive Gase und Abscheidungselemente in die Kammer einleiten.
3. Plasma zwischen Elektroden leiten und eine Spannung anlegen, um das Plasma anzuregen.
4. Das reaktive Gas dissoziiert und reagiert mit der Waferoberfläche unter Bildung eines dünnen Films; Nebenprodukte diffundieren aus der Kammer.

• Üblicherweise abgeschiedene Schichten: Siliziumoxide, Siliziumnitrid, amorphes Silizium,Siliziumoxynitride (Si_xO_yN_z).

APCVD

Die chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD) ist ein Niedertemperatur-Abscheidungsverfahren, das in einem Ofen unter Normaldruck stattfindet. 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 einen dünnen Film abzuscheiden. Aufgrund der Einfachheit des Verfahrens erzielt es eine sehr hohe Abscheidungsrate.

• Gängige Abscheidungsschichten: dotierte und undotierte Siliziumoxide, Siliziumnitride. Auch verwendet inGlühen.

HDP CVD

Die chemische Gasphasenabscheidung mit hochdichtem Plasma (HDP-CVD) ist eine Variante der PECVD, bei der ein Plasma höherer Dichte verwendet wird. Dadurch reagieren die Wafer in der Abscheidungskammer bei einer noch niedrigeren Temperatur (zwischen 80 °C und 150 °C). Dies führt zu einem Film mit hervorragenden Grabenfüllungseigenschaften.

• Häufig abgeschiedene Schichten: Siliziumdioxid (SiO₂)₂), Siliziumnitrid (Si₃N₄),Siliciumcarbid (SiC).

SACVD

Die chemische Gasphasenabscheidung unter subatmosphärischem Druck unterscheidet sich von anderen Verfahren dadurch, dass sie unterhalb des Standard-Raumdrucks stattfindet und Ozon (O₃) verwendet.₃Um die Reaktion zu katalysieren, wird ein Katalysator verwendet. Der Abscheidungsprozess findet bei einem höheren Druck als bei LPCVD, aber einem niedrigeren als bei APCVD statt, zwischen etwa 13.300 Pa und 80.000 Pa. SACVD-Schichten weisen eine hohe Abscheidungsrate auf, die sich mit steigender Temperatur bis etwa 490 °C verbessert und anschließend wieder abnimmt.

• Übliche Ablagerungsfilme:BPSG, PSG,TEOS.

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd. ist einer der größten Anbieter von Siliziumkarbid-Keramiklösungen in China. Die technische SiC-Keramik weist eine Mohs-Härte von 9 (neue Mohs-Härte: 13) auf und zeichnet sich durch hervorragende Beständigkeit gegen Erosion und Korrosion, Abriebfestigkeit und Oxidation aus. Die Lebensdauer von SiC-Produkten ist 4- bis 5-mal länger als die von 92%igem Aluminiumoxid. Die Biegefestigkeit (MOR) von RBSiC ist 5- bis 7-mal höher als die von SNBSC, wodurch sich komplexere Formen realisieren lassen. Wir bieten schnelle Angebotserstellung, pünktliche Lieferung und höchste Qualität. Wir stellen uns stets neuen Herausforderungen und engagieren uns für die Gesellschaft.