Sustrato de SiC para recubrimiento de película CVD

Deposición química de vapor

El óxido de deposición química de vapor (CVD) 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 es a baja temperatura y tiene una tasa de crecimiento mucho mayor en comparación conóxido térmico. También produce capas de dióxido de silicio mucho más delgadas porque la película se deposita en lugar de crecer. Este proceso produce una película con una alta resistencia eléctrica, ideal para usar en circuitos integrados y dispositivos MEMS, entre muchas otras aplicaciones.

El óxido de deposición química de vapor (CVD) se realiza cuando se necesita una capa externa pero es posible que el sustrato de silicio no pueda oxidarse.

Crecimiento de la deposición química de vapor:

El crecimiento de CVD ocurre cuando se introduce un gas o vapor (precursor) en un reactor de baja temperatura donde las obleas se disponen vertical u horizontalmente. El gas se mueve a través del sistema y se distribuye uniformemente por la superficie de las obleas. A medida que estos precursores se mueven a través del 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 a lo largo de la superficie de los sustratos. Estas reacciones químicas comienzan como islas y, a medida que continúa el proceso, las islas crecen y se fusionan para crear la película deseada. Las reacciones químicas crean subproductos en la superficie de las obleas, que se difunden a través de la capa límite y salen del reactor, dejando solo las obleas con su capa de película depositada.

Figura 1

Beneficios de la deposición química de vapor:

• Proceso de crecimiento a baja temperatura.
• Tasa de deposición rápida (especialmente APCVD).
• No tiene que 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 es un proceso estándar de deposición química de vapor sin presurización. La principal diferencia entre LPCVD y otros métodos de CVD es la temperatura de deposición. LPCVD utiliza la temperatura más alta para depositar películas, normalmente por encima de 600°C.

El entorno de baja presión crea una película muy uniforme con alta pureza, reproducibilidad y homogeneidad. Esto se realiza 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, y las temperaturas más altas dan como resultado películas más espesas y puras.

• Películas comunes depositadas:polisilicio, óxidos dopados y no dopados,nitruros.

PEVD

La deposición química de vapor mejorada con plasma es una técnica de deposición de película de alta densidad y baja temperatura. PECVD se lleva a cabo en un reactor CVD con la adición de plasma, que es un gas parcialmente ionizado con un alto contenido de electrones libres (~50%). Este es un método de deposición a baja temperatura que tiene lugar entre 100 °C y 400 °C. PECVD se puede realizar a bajas temperaturas porque la energía de los electrones libres disocia los gases reactivos para formar una película sobre la superficie de la oblea.

Este método de deposición utiliza dos tipos diferentes de plasma:

1. Frío (no térmico): los electrones tienen una temperatura más alta que las partículas neutras y los iones. Este método utiliza la energía de los electrones cambiando la presión en la cámara de deposición.
2. Térmico: los electrones tienen la misma temperatura que las partículas y los iones en la cámara de deposición.

Dentro de la cámara de deposición, se envía voltaje de radiofrecuencia entre los electrodos situados encima y debajo de la oblea. Esto carga los electrones y los mantiene en un estado excitable para depositar la película deseada.

Hay cuatro pasos para cultivar películas mediante PECVD:

1. Coloque la oblea objetivo en un electrodo dentro de la cámara de deposición.
2. Introducir gases reactivos y elementos de deposición a la cámara.
3. Envíe plasma entre los electrodos y aplique voltaje para excitar el plasma.
4. 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 (Si_xO_yN_z).

APCVD

La deposición química de vapor a presión atmosférica es una técnica de deposición a baja temperatura que tiene lugar en un horno a presión atmosférica estándar. Al igual que otros métodos de CVD, APCVD requiere un gas precursor dentro de la cámara de deposición, luego la temperatura aumenta lentamente para catalizar las reacciones en la superficie de la oblea y depositar una película delgada. Debido a la simplicidad de este método, tiene una tasa de deposición muy alta.

• Películas comunes depositadas: óxidos de silicio dopados y no dopados, nitruros de silicio. También utilizado enrecocido.

CVD HDP

La deposición química de vapor con plasma de alta densidad es una versión de PECVD que utiliza un plasma de mayor densidad, lo que permite que las obleas reaccionen con una temperatura aún más baja (entre 80 °C y 150 °C) dentro de la cámara de deposición. Esto también crea una película con excelentes capacidades de relleno de zanjas.

• Películas comunes depositadas: dióxido de silicio (SiO₂), nitruro de silicio (Si₃N₄),carburo de silicio (SiC).

SACVD

La deposición química de vapor a presión subatmosférica se diferencia de otros métodos porque tiene lugar por debajo de la presión ambiente estándar y utiliza ozono (O₃) para ayudar a catalizar la reacción. El proceso de deposición tiene lugar a una presión mayor que la del LPCVD pero menor que la del APCVD, entre aproximadamente 13.300 Pa y 80.000 Pa. Las películas de SACVD tienen una alta tasa de deposición y que mejora a medida que aumenta la temperatura hasta aproximadamente 490°C, momento en el que comienza a disminuir. .

• Películas comunes depositadas:BPSG, PSG,TEOS.

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