Depozisyon vapè chimik (CVD) se yon pwosesis kouch ki itilize reyaksyon chimik tèmik oswa elektrik pwovoke nan sifas yon substra chofe, ak reyaktif apwovizyone nan fòm gaz. CVD se yon metòd depozisyon ki itilize pou pwodwi kalite siperyè, pèfòmans-wo, materyèl solid, tipikman anba vakyòm. Fim mens oswa penti yo pwodwi pa disosyasyon an oswa reyaksyon chimik nan reyaktan gaz nan yon aktive (chalè, limyè, plasma) anviwònman.
Epitaksi vle di" sou tèt" oswa" asiyen nan" ;, e reprezante yon pwosesis kote yon kouch kreye sou tèt yon lòt kouch epi eritye estrikti kristal li yo. Si kouch la depoze se nan materyèl la menm jan ak substra a yon sèl pale de homoepitaxy, si li' s yon lòt materyèl li' s sa yo rele heteroepitaxy. Pwosesis ki pi enpòtan nan homoepitaxy la se depo Silisyòm sou Silisyòm, nan heteroepitaxy anjeneral se yon kouch Silisyòm depoze sou yon izolan tankou oksid (Silisyòm Sou Izolan: SOI). Depozisyon vapè chimik (CVD) se yon pwosesis kouch ki itilize tèmikman. oswa reyaksyon chimik elektrik pwovoke nan sifas yon substra chofe, ak reyaktif apwovizyone nan fòm gaz. CVD se yon metòd depozisyon ki itilize pou pwodwi kalite siperyè, pèfòmans-wo, materyèl solid, tipikman anba vakyòm. Fim mens oswa penti yo pwodwi pa disosyasyon an oswa reyaksyon chimik nan reyaktan gaz nan yon aktive (chalè, limyè, plasma) anviwònman.
Homoepitaxy
Tou depan de pwosesis la, gato yo ka delivre soti nan manifakti a gato ak yon kouch epitaksyal (egzanp pou CMOS teknoloji), oswa manifakti a chip gen fè l 'tèt li (pou egzanp nan teknoloji a bipolè).
Kòm yon gaz pou pwodwi kouch epitaktik la, yo itilize idwojèn pi nan konjonksyon avèk silan (SiH4), dichlorosilane (SiH2Cl2) oswa tetraklorid Silisyòm (SiCl4). Nan apeprè 1000 ° C, gaz yo kase Silisyòm lan, ki depoze sou sifas la plat. Silisyòm lan eritye estrikti a nan substra a ak ap grandi, pou rezon enèji, kouch pa kouch successivement sou. Pou pa grandi yon Silisyòm polikristalin, youn dwe toujou genyen yon mank de atòm Silisyòm, pa egzanp li toujou yon ti kras mwens Silisyòm ki disponib jan materyèl ka aktyèlman grandi. Lè yo itilize tetraklorid Silisyòm, reyaksyon an kontinye nan de etap:
SiCl4+ H2→SiCl2+ 2HCl
2 SiCl2→Si + SiCl4
Yo nan lòd yo eritye substrate&# oryantasyon an sifas la dwe absoliman klè. Se konsa, yon moun ka itilize reyaksyon ekilib la. Tou de reyaksyon ka rive nan lòt direksyon an, tou depann de rapò a nan gaz yo. Si gen sèlman kèk idwojèn nan atmosfè a, tankou nan pwosesis la triklorosilane pou pirifye a nan Silisyòm anvan tout koreksyon, materyèl yo retire nan sifas la plat Silisyòm akòz konsantrasyon nan klò segondè. Se sèlman ak ogmante konsantrasyon nan kwasans idwojèn reyalize.
Avèk SiCl4pousantaj la depozisyon se apeprè 1 a 2 mikron pou chak minit. Depi Silisyòm monokristalin lan ap grandi sèlman sou sifas vid la, sèten zòn ka maske ak oksid kote Silisyòm lan ap grandi tankou Silisyòm polikristalin. Sa a polisilikon, sepandan, grave trè fasil konpare ak Silisyòm sèl-cristalline nan reyaksyon an bak-kouri. Diboran (B2H6) oswa fosfin (PH3) yo ajoute nan gaz yo pwosesis, yo kreye kouch dopan, depi gaz yo dopan dekonpoze nan tanperati ki wo ak dopan yo enkòpore nan lasi kristal la.
Pwosesis la yo kreye kouch lakay-epitactical reyalize anba atmosfè vakyòm. Se poutèt sa se chanm nan pwosesis chofe a 1200 ° C yo retire oksid natif natal la, ki se toujou prezan sou sifas la Silisyòm. Kòm mansyone pi wo a, akòz yon konsantrasyon idwojèn ki ba gen yon etch tounen sou sifas la Silisyòm. Sa a ka itilize pou netwaye sifas la anvan pwosesis aktyèl la kòmanse. Si konsantrasyon gaz la varye apre netwayaj sa a depozisyon an kòmanse.
Ilistrasyon nan yon raktor barik pou pwosesis epitactical
Akòz tanperati a pwosesis segondè gen' yon difizyon nan dopan nan substra a oswa enpurte, ki te itilize nan pwosesis pi bonè, ka deplase nan substra la. Si SiH2Cl2oswa SiH4yo itilize la' s pa bezwen pou tanperati sa yo ki wo, se konsa gaz sa yo yo te itilize sitou. Pou reyalize pwosesis la tounen etch nan pwòp sifas la, HCl gen yo dwe ajoute separeman. Dezavantaj sa a silan se yo ke yo fòme jèm nan atmosfè a dwa anvan depo, e konsa bon jan kalite a nan kouch la se pa tankou bon jan ak SiCl4.
Gen souvan yon bezwen nan kouch ki ka&# 39, pa dwe kreye dwa soti nan substra la. Pou depoze kouch silikon nitrid oswa silisyòm oksinitrid yon sèl gen yo sèvi ak gaz ki gen tout eleman ki nesesè yo. Gaz yo dekonpoze atravè enèji tèmik. Sa' s prensip la nan faz vapè chimik depozisyon an: CVD. Sifas la plat pa&reyaji avèk gaz yo, men sèvi kòm kouch anba. Tou depan de paramèt yo pwosesis - presyon, tanperati - ka metòd la CVD dwe divize nan diferan metòd ki gen kouch diferan nan dansite ak pwoteksyon. Si kwasans lan sou sifas orizontal se kòm yon wo kòm sou sifas vètikal depozisyon an se konfòme.
Konformite K a se rapò kwasans vètikal ak orizontal,K = Rv/Rh. Si depozisyon an pa ideyal, konfòmite a mwens pase 1 (egzanpRv/Rh= 1/2 → K = 0.5). Yon gwo konfòmite ka reyalize sèlman pa tanperati pwosesis ki wo.
Des imajinab
APCVD se yon metòd CVD nan presyon nòmal (presyon atmosferik) ki itilize pou depozisyon nan oksid dopan ak undoped. Oksid la depoze gen yon dansite ki ba ak pwoteksyon an modere akòz yon tanperati relativman ba. Paske nan zouti amelyore, APCVD a sibi yon renesans. Debi a wafer segondè se yon gwo avantaj nan pwosesis sa a.
Kòm pwosesis gaz silane SiH4(trè delye ak azòt N2) ak oksijèn O2yo itilize. Gaz yo dekonpoze tèmik nan apeprè 400 ° C epi reyaji youn ak lòt pou fòme fim lan vle.
SiH4+ O2→SiO2+ 2H2(T = 430°C, p = 105° Pa)
Te ajoute ozòn O3ka lakòz yon pi bon konfòmite paske li amelyore mobilite patikil ki akimile yo. Oksid la se pore ak elektrik enstab epi yo ka densifye pa yon pwosesis tanperati ki wo.
Pou evite kwen ki ka lakòz difikilte nan depozisyon kouch adisyonèl, yo itilize vè silikat fosfò (PSG) pou kouch. Se poutèt sa phosphine ajoute nan SiH4ak O2, se konsa ke oksid la depoze gen 4 a 8% fosfò. Yon gwo kantite fosfò mennen nan yon ogmantasyon segondè nan pwopriyete yo koule, sepandan, asid fosfò ka fòme ki korode aliminyòm (chemen kondiktè).
Paske rkwit afekte pwosesis pi bonè (egzanp dopan) se sèlman tanperaman kout fè ak lanp Agon pwisan (plizyè hundrets kW, mwens pase 10s, T=1100 ° C) olye pou yo rkwit nan pwosesis gwo founo dife longsome.
Analòg nan bor PSG ka ajoute ansanm (bor fosfò silikat vè, BPSG, 4% B ak 4% P).
Ilistrasyon nan yon raktor APCVD orizontal
Nan LPCVD yo itilize yon vakyòm. Fim mens nan nitrid Silisyòm (Si3N4), Silisyòm oxynitride (SiON), SiO2und tengstèn (W) ka kreye. Pwosesis LPCVD pèmèt yon gwo konfòmite nan prèske 1. Sa a se paske nan presyon ki ba nan 10 a 100Pa (presyon atmosferik=100.000Pa) ki mennen nan yon mouvman ki pa inifòm nan patikil yo. Patikil yo gaye akòz kolizyon ak kouvri sifas vètikal kòm byen ke yo menm orizontal. Se konfòmite a sipòte pa yon tanperati ki wo ki rive jiska 900 ° C. Konpare ak APCVD dansite ak estabilite a wo anpil.
Reyaksyon yo pou Si3N4, SiON, SiO2ak tengstèn yo jan sa a:
a) Si3N4(850 ° C): 4NH3+ 3SiH2Cl2→Si3N4+ 6HCl + 6H2
b) SiON (900 ° C): NH3+ SiH2Cl2+ N2O→Si3N4+ Nebenprodukte
c) SiO2(700 ° C): SiO4C8H20→SiO2+ Nebenprodukte
d) Wolfram (400 ° C): WF6+ 3H2→W + 6HF
Kontrèman ak précurseur gaz ki te itilize pou Si3N4, SiON ak tengstèn, likid tetraetil ortosilikat yo itilize pou SiO2. Anplis gen lòt sous likid tankou DTBS (SiH2C8H20) oswa tetramethylcyclotetrasiloxane (TMTCS, Si4O4C4H16).
Yon fim tengstèn ka sèlman fabrike sou Silisyòm fè. Se poutèt sa silane gen yo dwe ajoute si pa gen okenn substra Silisyòm.
Ilistrasyon nan yon raktor LPCVD pou fim TEOS
PECVD a pran plas nan 250 a 350 ° C. Akòz tanperati ki ba gaz yo pwosesis pa ka dekonpoze tèmik. Avèk yon vòltaj frekans segondè, gaz la transfòme nan yon eta plasma. Plasma a enèjik e dispoze sou sifas la. Paske metalizasyon, tankou aliminyòm, pa ka ekspoze a tanperati ki wo, PECVD la itilize pou SiO2ak Si3N4depozisyon sou tèt kouch metal. Olye pou yo SiH2Cl2silane yo itilize paske li dekonpoze nan tanperati ki pi ba. Konfòmite a pa bon tankou nan LPCVD (0.6 a 0.8), sepandan, pousantaj depo a pi wo (0.5 mikron pou chak minit).
Ilistrasyon nan yon raktor PECVD
Depozisyon kouch atomik (ALD) se yon pwosesis modifye CVD pou fabrike fim mens. Pwosesis la sèvi ak plizyè gaz ki mennen nan chanm pwosesis la altène. Chak gaz reyaji nan yon fason ke sifas aktyèl la satire, ak Se poutèt sa reyaksyon an vini nan yon plas. Gaz altènatif la kapab reyaji avèk sifas sa a nan menm fason an. Ant reyaksyon gaz sa yo, chanm lan netwaye ak yon gaz inaktif, tankou azòt oswa agon. Yon pwosesis ALD senp ta ka sanble tankou sa a:
reyaksyon pwòp tèt ou-limite nan sifas la ak gaz premye
netwaye ak yon gaz inaktif
reyaksyon pwòp tèt ou-limite nan sifas la ak dezyèm gaz
netwaye ak yon gaz inaktif
Yon egzanp espesifik pou yon pwosesis ALD se depozisyon nan oksid aliminyòm, sa a ka reyalize ak trimethylaluminum (TMA, C3H9Al) ak dlo (H2O).
Premye etap la se eliminasyon nan atòm idwojèn ki mare nan oksijèn nan sifas la plat. Gwoup metil yo (CH3) nan TMA ka reyaji avèk idwojèn nan pou fòme metàn (CH4). Molekil ki rete yo kole ak oksijèn nan enstore.
Si atòm sa yo satire, pa gen plis molekil TMA ki ka reyaji nan sifas la.
Se chanm lan pirifye epi vapè dlo ki vin apre a mennen nan chanm lan. Tout tan yon sèl atòm idwojèn nan H la2O molekil kounye a ka reyaji avèk ansyen atòm yo sifas depoze yo fòme metàn, pandan y ap anyon an idroksil se kosyon nan atòm yo aliminyòm.
Pakonsekan, gen nouvo atòm idwojèn nan sifas la ki ka reyaji nan yon etap apre sa ak TMA tankou nan kòmansman an.
Depozisyon kouch atomik la bay avantaj siyifikatif sou lòt teknik depo, ak Se poutèt sa li' yon pwosesis trè enpòtan fabrike fim mens. Avèk ALD menm estrikti 3-dimansyon ka depoze trè inifòm. Fim izolasyon yo posib osi byen ke kondiktif, ki ka kreye sou diferan substrats (semi-conducteurs, polymers, ...). Epesè fim nan ka kontwole trè presi pa kantite sik. Depi gaz yo reyaktif yo pa mennen nan chanm lan ansanm, yo pa ka fòme mikwòb dwa anvan depo aktyèl la. Se konsa, bon jan kalite a nan fim sa yo trè wo.
