Chemische Gasphasenabscheidung(Herz-Kreislauf-Erkrankungen)ist die in der Halbleiterindustrie am weitesten verbreitete Technologie zum Aufbringen einer Vielzahl von Materialien, darunter ein breites Spektrum an Isoliermaterialien sowie die meisten Metallmaterialien und Metalllegierungen.
CVD ist eine traditionelle Technologie zur Herstellung dünner Schichten. Das Prinzip besteht darin, gasförmige Vorläufer zu verwenden, um bestimmte Komponenten des Vorläufers durch chemische Reaktionen zwischen Atomen und Molekülen zu zersetzen und anschließend einen dünnen Film auf dem Substrat zu bilden. Die grundlegenden Merkmale der CVD sind: chemische Veränderungen (chemische Reaktionen oder thermische Zersetzung); alle Materialien im Film stammen aus externen Quellen; die Reaktanten müssen in Form der Gasphase an der Reaktion teilnehmen.
Chemische Gasphasenabscheidung bei niedrigem Druck (LPCVD), plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) und chemische Gasphasenabscheidung mit hochdichtem Plasma (HDP-CVD) sind drei gängige CVD-Technologien, die sich hinsichtlich Materialabscheidung, Geräteanforderungen, Prozessbedingungen usw. erheblich unterscheiden. Im Folgenden finden Sie eine einfache Erklärung und einen Vergleich dieser drei Technologien.
1. LPCVD (Niederdruck-CVD)
Prinzip: Ein CVD-Prozess unter Niederdruckbedingungen. Das Prinzip besteht darin, das Reaktionsgas in die unter Vakuum oder Niederdruck stehende Reaktionskammer einzuleiten, das Gas bei hohen Temperaturen zu zersetzen oder zu reagieren und einen festen Film auf der Substratoberfläche abzuscheiden. Da der niedrige Druck Gaskollisionen und Turbulenzen reduziert, verbessern sich Gleichmäßigkeit und Qualität des Films. LPCVD wird häufig für die Herstellung von Siliziumdioxid (LTO TEOS), Siliziumnitrid (Si3N4), Polysilizium (POLY), Phosphorsilikatglas (BSG), Borphosphorsilikatglas (BPSG), dotiertem Polysilizium, Graphen, Kohlenstoffnanoröhren und anderen Filmen eingesetzt.
Merkmale:
▪ Prozesstemperatur: normalerweise zwischen 500 und 900 °C, die Prozesstemperatur ist relativ hoch;
▪ Gasdruckbereich: Niederdruckumgebung von 0,1 bis 10 Torr;
▪ Filmqualität: hohe Qualität, gute Gleichmäßigkeit, gute Dichte und wenige Defekte;
▪ Abscheidungsrate: langsame Abscheidungsrate;
▪ Gleichmäßigkeit: geeignet für große Substrate, gleichmäßige Ablagerung;
Vorteile und Nachteile:
▪ Kann sehr gleichmäßige und dichte Filme abscheiden;
▪ Gute Leistung auf großen Substraten, geeignet für die Massenproduktion;
▪ Niedrige Kosten;
▪ Hohe Temperatur, nicht geeignet für wärmeempfindliche Materialien;
▪ Die Abscheidungsrate ist langsam und die Leistung relativ gering.
2. PECVD (Plasmaunterstützte CVD)
Prinzip: Durch Plasma werden Gasphasenreaktionen bei niedrigeren Temperaturen aktiviert, die Moleküle im Reaktionsgas ionisiert und zersetzt, um anschließend dünne Filme auf der Substratoberfläche abzuscheiden. Die Plasmaenergie kann die für die Reaktion erforderliche Temperatur deutlich senken und bietet ein breites Anwendungsspektrum. Es können verschiedene Metall-, anorganische und organische Filme hergestellt werden.
Merkmale:
▪ Prozesstemperatur: normalerweise zwischen 200 und 400 °C, die Temperatur ist relativ niedrig;
▪ Gasdruckbereich: normalerweise Hunderte von mTorr bis mehrere Torr;
▪ Filmqualität: Obwohl die Gleichmäßigkeit des Films gut ist, sind Dichte und Qualität des Films aufgrund von Defekten, die durch das Plasma entstehen können, nicht so gut wie bei LPCVD.
▪ Abscheidungsrate: hohe Rate, hohe Produktionseffizienz;
▪ Gleichmäßigkeit: auf großen Substraten etwas schlechter als LPCVD;
Vorteile und Nachteile:
▪ Dünne Filme können bei niedrigeren Temperaturen abgeschieden werden, geeignet für wärmeempfindliche Materialien;
▪ Schnelle Ablagerungsgeschwindigkeit, geeignet für eine effiziente Produktion;
▪ Flexibler Prozess, Filmeigenschaften können durch Anpassung der Plasmaparameter gesteuert werden;
▪ Plasma kann zu Filmdefekten wie Nadellöchern oder Ungleichmäßigkeiten führen.
▪ Im Vergleich zu LPCVD sind Filmdichte und -qualität etwas schlechter.
3. HDP-CVD (Hochdichtes Plasma-CVD)
Prinzip: Eine spezielle PECVD-Technologie. HDP-CVD (auch bekannt als ICP-CVD) kann bei niedrigeren Abscheidungstemperaturen eine höhere Plasmadichte und -qualität als herkömmliche PECVD-Anlagen erzeugen. Darüber hinaus bietet HDP-CVD eine nahezu unabhängige Ionenfluss- und Energiekontrolle und verbessert so die Graben- oder Lochfüllung für anspruchsvolle Filmabscheidungen, wie z. B. Antireflexbeschichtungen, Abscheidung von Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante usw.
Merkmale:
▪ Prozesstemperatur: Raumtemperatur bis 300 °C, die Prozesstemperatur ist sehr niedrig;
▪ Gasdruckbereich: zwischen 1 und 100 mTorr, niedriger als PECVD;
▪ Filmqualität: hohe Plasmadichte, hohe Filmqualität, gute Gleichmäßigkeit;
▪ Abscheidungsrate: Die Abscheidungsrate liegt zwischen LPCVD und PECVD, etwas höher als bei LPCVD;
▪ Gleichmäßigkeit: Aufgrund des hochdichten Plasmas ist die Filmgleichmäßigkeit ausgezeichnet und für komplex geformte Substratoberflächen geeignet.
Vorteile und Nachteile:
▪ Kann hochwertige Filme bei niedrigeren Temperaturen abscheiden, sehr gut geeignet für wärmeempfindliche Materialien;
▪ Hervorragende Filmgleichmäßigkeit, Dichte und Oberflächenglätte;
▪ Eine höhere Plasmadichte verbessert die Abscheidungsgleichmäßigkeit und die Filmeigenschaften;
▪ Komplizierte Ausrüstung und höhere Kosten;
▪ Die Abscheidungsgeschwindigkeit ist niedrig und eine höhere Plasmaenergie kann zu geringfügigen Schäden führen.
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Veröffentlichungszeit: 03.12.2024