Deposição química de vapor(DCV)é a tecnologia mais amplamente utilizada na indústria de semicondutores para depositar uma variedade de materiais, incluindo uma ampla gama de materiais isolantes, a maioria dos materiais metálicos e materiais de ligas metálicas.
CVD é uma tecnologia tradicional de preparação de filmes finos. Seu princípio é usar precursores gasosos para decompor certos componentes do precursor por meio de reações químicas entre átomos e moléculas, formando então um filme fino sobre o substrato. As características básicas da CVD são: transformações químicas (reações químicas ou decomposição térmica); todos os materiais no filme provêm de fontes externas; os reagentes devem participar da reação na forma de fase gasosa.
Deposição química de vapor de baixa pressão (LPCVD), deposição química de vapor aprimorada por plasma (PECVD) e deposição química de vapor de plasma de alta densidade (HDP-CVD) são três tecnologias comuns de CVD, que apresentam diferenças significativas na deposição de material, requisitos de equipamento, condições de processo, etc. A seguir, uma explicação simples e uma comparação dessas três tecnologias.
1. LPCVD (CVD de baixa pressão)
Princípio: Um processo CVD sob condições de baixa pressão. Seu princípio é injetar o gás de reação na câmara de reação sob vácuo ou ambiente de baixa pressão, decompor ou reagir o gás em alta temperatura e formar um filme sólido depositado na superfície do substrato. Como a baixa pressão reduz a colisão e a turbulência do gás, a uniformidade e a qualidade do filme são aprimoradas. O LPCVD é amplamente utilizado em dióxido de silício (LTO TEOS), nitreto de silício (Si3N4), polissilício (POLY), vidro fosfosilicato (BSG), vidro borofosfosilicato (BPSG), polissilício dopado, grafeno, nanotubos de carbono e outros filmes.
Características:
▪ Temperatura do processo: geralmente entre 500~900°C, a temperatura do processo é relativamente alta;
▪ Faixa de pressão do gás: ambiente de baixa pressão de 0,1~10 Torr;
▪ Qualidade do filme: alta qualidade, boa uniformidade, boa densidade e poucos defeitos;
▪ Taxa de deposição: taxa de deposição lenta;
▪ Uniformidade: adequado para substratos de grande porte, deposição uniforme;
Vantagens e desvantagens:
▪ Pode depositar filmes muito uniformes e densos;
▪ Apresenta bom desempenho em substratos de grande porte, adequado para produção em massa;
▪ Baixo custo;
▪ Alta temperatura, não adequado para materiais sensíveis ao calor;
▪ A taxa de deposição é lenta e a saída é relativamente baixa.
2. PECVD (CVD com Plasma Aprimorado)
Princípio: Utilizar plasma para ativar reações em fase gasosa a temperaturas mais baixas, ionizar e decompor as moléculas no gás de reação e, em seguida, depositar filmes finos na superfície do substrato. A energia do plasma pode reduzir significativamente a temperatura necessária para a reação e possui uma ampla gama de aplicações. Diversos filmes metálicos, inorgânicos e orgânicos podem ser preparados.
Características:
▪ Temperatura do processo: geralmente entre 200~400°C, a temperatura é relativamente baixa;
▪ Faixa de pressão do gás: geralmente centenas de mTorr a vários Torr;
▪ Qualidade do filme: embora a uniformidade do filme seja boa, a densidade e a qualidade do filme não são tão boas quanto as do LPCVD devido a defeitos que podem ser introduzidos pelo plasma;
▪ Taxa de deposição: alta taxa, alta eficiência de produção;
▪ Uniformidade: ligeiramente inferior ao LPCVD em substratos de grande porte;
Vantagens e desvantagens:
▪ Filmes finos podem ser depositados em temperaturas mais baixas, adequados para materiais sensíveis ao calor;
▪ Velocidade de deposição rápida, adequada para produção eficiente;
▪ Processo flexível, as propriedades do filme podem ser controladas ajustando os parâmetros do plasma;
▪ O plasma pode introduzir defeitos no filme, como furos ou não uniformidade;
▪ Comparado com LPCVD, a densidade e a qualidade do filme são ligeiramente piores.
3. HDP-CVD (CVD de Plasma de Alta Densidade)
Princípio: Uma tecnologia PECVD especial. O HDP-CVD (também conhecido como ICP-CVD) pode produzir plasma com maior densidade e qualidade do que o equipamento PECVD tradicional, a temperaturas de deposição mais baixas. Além disso, o HDP-CVD proporciona controle quase independente do fluxo iônico e da energia, aprimorando a capacidade de preenchimento de trincheiras ou furos para deposições de filmes exigentes, como revestimentos antirreflexos, deposição de materiais com baixa constante dielétrica, etc.
Características:
▪ Temperatura do processo: temperatura ambiente até 300℃, a temperatura do processo é muito baixa;
▪ Faixa de pressão do gás: entre 1 e 100 mTorr, menor que PECVD;
▪ Qualidade do filme: alta densidade de plasma, alta qualidade do filme, boa uniformidade;
▪ Taxa de deposição: a taxa de deposição está entre LPCVD e PECVD, ligeiramente superior a LPCVD;
▪ Uniformidade: devido ao plasma de alta densidade, a uniformidade do filme é excelente, adequada para superfícies de substrato de formato complexo;
Vantagens e desvantagens:
▪ Capaz de depositar filmes de alta qualidade em temperaturas mais baixas, muito adequado para materiais sensíveis ao calor;
▪ Excelente uniformidade de filme, densidade e lisura de superfície;
▪ Maior densidade de plasma melhora a uniformidade de deposição e as propriedades do filme;
▪ Equipamentos complicados e de custo mais elevado;
▪ A velocidade de deposição é lenta e uma energia de plasma mais alta pode causar uma pequena quantidade de dano.
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Horário da publicação: 03/12/2024