Substrato SiC para revestimento de filme CVD

Deposição Química de Vapor

O óxido de deposição química de vapor (CVD) é um processo de crescimento linear onde um gás precursor deposita uma película fina em um wafer em um reator. O processo de crescimento é de baixa temperatura e tem uma taxa de crescimento muito maior quando comparado comóxido térmico. Também produz camadas de dióxido de silício muito mais finas porque o filme é depositado, em vez de cultivado. Esse processo produz um filme com alta resistência elétrica, ótimo para uso em dispositivos ICs e 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 oxidado.

Crescimento da Deposição Química de Vapor:

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

Uma vez que os precursores tenham sido distribuídos uniformemente por todo o sistema, as reações químicas começam ao longo da superfície dos substratos. Estas reações químicas começam como ilhas e, à medida que o processo continua, as ilhas crescem e fundem-se 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 seu revestimento de filme depositado.

Figura 1

Benefícios da deposição química de vapor:

• Processo de crescimento em baixa temperatura.
• Taxa de deposição rápida (especialmente APCVD).
• Não precisa ser um substrato de silício.
• Boa cobertura de passos (especialmente PECVD).

Figura 2
Deposição de dióxido de silício vs. crescimento

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Tipos de DCV

LPCVD

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

O ambiente de baixa pressão cria um filme muito uniforme com alta pureza, reprodutibilidade e homogeneidade. Isso é realizado 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, com temperaturas mais altas resultando em filmes mais espessos e puros.

• Filmes comuns depositados:polissilício, óxidos dopados e não dopados,nitretos.

PECVD

A deposição química de vapor aprimorada por plasma é uma técnica de deposição de filme de baixa temperatura e alta densidade. O PECVD ocorre em um reator CVD com adição de plasma, que é um gás parcialmente ionizado com alto teor de elétrons livres (~50%). Este é um método de deposição de baixa temperatura que ocorre entre 100°C – 400°C. O PECVD pode ser realizado em baixas temperaturas porque a energia dos elétrons livres dissocia os gases reativos para formar 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 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 íons na câmara de deposição.

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

Existem quatro etapas para cultivar filmes via PECVD:

1. Coloque o wafer alvo em um eletrodo dentro da câmara de deposição.
2. Introduza gases reativos e elementos de deposição na câmara.
3. Envie plasma entre os eletrodos e aplique voltagem para excitar o plasma.
4. O gás reativo se dissocia e reage com a superfície do wafer para formar uma película fina, e 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 é uma técnica de deposição de baixa temperatura que ocorre em um forno à pressão atmosférica padrão. Como outros métodos de CVD, o APCVD requer um gás precursor dentro da câmara de deposição, então a temperatura aumenta lentamente 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 usado emrecozimento.

DCV HDP

A deposição química de vapor por plasma de alta densidade é uma versão do PECVD que utiliza um plasma de maior densidade, o que permite que os wafers reajam com uma temperatura ainda mais baixa (entre 80°C-150°C) dentro da câmara de deposição. Isso também cria um filme com grande capacidade de preenchimento de valas.

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

SACVD

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

• Filmes comuns depositados:BPSG, PSG,TEOS.

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