Sustrato de SiC para recubrimiento de película CVD
Deposición química de vapor
La deposición química de vapor (CVD) de óxidos es un proceso de crecimiento lineal en el que un gas precursor deposita una película delgada sobre una oblea en un reactor. El proceso de crecimiento se realiza a baja temperatura y tiene una velocidad de crecimiento mucho mayor en comparación conóxido térmicoAdemás, produce capas de dióxido de silicio mucho más delgadas porque la película se deposita en lugar de crecer. Este proceso genera una película con alta resistencia eléctrica, ideal para su uso en circuitos integrados y dispositivos MEMS, entre muchas otras aplicaciones.
La deposición química de vapor (CVD) de óxido se realiza cuando se necesita una capa externa pero el sustrato de silicio no se puede oxidar.
Crecimiento por deposición química de vapor:
El crecimiento por CVD se produce al introducir un gas o vapor (precursor) en un reactor de baja temperatura donde las obleas se disponen vertical u horizontalmente. El gas se desplaza por el sistema y se distribuye uniformemente sobre la superficie de las obleas. A medida que estos precursores se mueven por el reactor, las obleas comienzan a absorberlos en su superficie.
Una vez que los precursores se han distribuido uniformemente por todo el sistema, comienzan las reacciones químicas en la superficie de los sustratos. Estas reacciones se inician formando islas, que, a medida que el proceso continúa, crecen y se fusionan para crear la película deseada. Las reacciones químicas generan subproductos en la superficie de las obleas, los cuales se difunden a través de la capa límite y salen del reactor, dejando únicamente las obleas con la película depositada.
Figura 1
Beneficios de la deposición química de vapor:
- Proceso de crecimiento a baja temperatura.
- Alta tasa de deposición (especialmente APCVD).
- No tiene por qué ser un sustrato de silicio.
- Buena cobertura de pasos (especialmente PECVD).
Figura 2
Deposición de dióxido de silicio frente a crecimiento
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Tipos de ECV
LPCVD
La deposición química de vapor a baja presión (LPCVD) es un proceso estándar de deposición química de vapor que no requiere presurización. La principal diferencia entre la LPCVD y otros métodos CVD radica en la temperatura de deposición. La LPCVD utiliza la temperatura más alta para depositar las películas, generalmente superior a 600 °C.
El entorno de baja presión crea una película muy uniforme con alta pureza, reproducibilidad y homogeneidad. Este proceso se lleva a cabo entre 10 y 1000 Pa, mientras que la presión ambiente estándar es de 101 325 Pa. La temperatura determina el espesor y la pureza de estas películas; a temperaturas más altas, se obtienen películas más gruesas y puras.
- Películas comunes depositadas:polisilicio, óxidos dopados y no dopados,nitruros.
PECVD
La deposición química de vapor mejorada por plasma (PECVD) es una técnica de deposición de baja temperatura y alta densidad de película. La PECVD se lleva a cabo en un reactor CVD con la adición de plasma, un gas parcialmente ionizado con un alto contenido de electrones libres (aproximadamente el 50%). Este método de deposición se realiza a bajas temperaturas, entre 100 °C y 400 °C. La PECVD puede realizarse a bajas temperaturas porque la energía de los electrones libres disocia los gases reactivos, formando una película sobre la superficie de la oblea.
Este método de deposición utiliza dos tipos diferentes de plasma:
- Frío (no térmico): los electrones tienen una temperatura más alta que las partículas neutras y los iones. Este método aprovecha la energía de los electrones modificando la presión en la cámara de deposición.
- Térmica: los electrones tienen la misma temperatura que las partículas e iones en la cámara de deposición.
Dentro de la cámara de deposición, se aplica un voltaje de radiofrecuencia entre los electrodos situados por encima y por debajo de la oblea. Esto carga los electrones y los mantiene en un estado excitable para depositar la película deseada.
El proceso de crecimiento de películas mediante PECVD consta de cuatro pasos:
- Coloque la oblea objetivo sobre un electrodo dentro de la cámara de deposición.
- Introducir gases reactivos y elementos de deposición en la cámara.
- Enviar plasma entre electrodos y aplicar voltaje para excitar el plasma.
- El gas reactivo se disocia y reacciona con la superficie de la oblea para formar una película delgada; los subproductos se difunden fuera de la cámara.
- Películas comunes depositadas: óxidos de silicio, nitruro de silicio, silicio amorfo,oxinitruros de silicio (SixOyNz).
APCVD
La deposición química de vapor a presión atmosférica (APCVD) es una técnica de deposición a baja temperatura que se lleva a cabo en un horno a presión atmosférica estándar. Al igual que otros métodos CVD, la APCVD requiere un gas precursor dentro de la cámara de deposición; posteriormente, la temperatura aumenta gradualmente para catalizar las reacciones en la superficie de la oblea y depositar una película delgada. Debido a la simplicidad de este método, presenta una tasa de deposición muy alta.
- Películas comunes depositadas: óxidos de silicio dopados y no dopados, nitruros de silicio. También se utilizan enrecocido.
Enfermedad cardiovascular hereditaria
La deposición química de vapor por plasma de alta densidad (HDCVD) es una variante de la deposición química de vapor mejorada por plasma (PECVD) que utiliza un plasma de mayor densidad, lo que permite que las obleas reaccionen a una temperatura aún menor (entre 80 °C y 150 °C) dentro de la cámara de deposición. Esto también crea una película con una excelente capacidad de relleno de zanjas.
- Películas comunes depositadas: dióxido de silicio (SiO₂)2), nitruro de silicio (Si3N4),carburo de silicio (SiC).
SACVD
La deposición química de vapor a presión subatmosférica se diferencia de otros métodos porque se lleva a cabo por debajo de la presión ambiente estándar y utiliza ozono (O₃).3para catalizar la reacción. El proceso de deposición se lleva a cabo a una presión mayor que la de LPCVD, pero menor que la de APCVD, entre aproximadamente 13 300 Pa y 80 000 Pa. Las películas SACVD presentan una alta velocidad de deposición, la cual mejora al aumentar la temperatura hasta aproximadamente 490 °C, punto en el que comienza a disminuir.
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