Lắng đọng hơi hóa học(CVD)là công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp bán dẫn để lắng đọng nhiều loại vật liệu, bao gồm nhiều loại vật liệu cách điện, hầu hết các vật liệu kim loại và vật liệu hợp kim kim loại.
CVD là công nghệ chế tạo màng mỏng truyền thống. Nguyên lý của nó là sử dụng các tiền chất dạng khí để phân hủy một số thành phần trong tiền chất thông qua các phản ứng hóa học giữa các nguyên tử và phân tử, sau đó tạo thành một màng mỏng trên chất nền. Các đặc điểm cơ bản của CVD là: các thay đổi hóa học (phản ứng hóa học hoặc phân hủy nhiệt); tất cả các vật liệu trong màng đều đến từ các nguồn bên ngoài; chất phản ứng phải tham gia vào phản ứng dưới dạng pha khí.
Lắng đọng hơi hóa học áp suất thấp (LPCVD), lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma (PECVD) và lắng đọng hơi hóa học plasma mật độ cao (HDP-CVD) là ba công nghệ CVD phổ biến, có sự khác biệt đáng kể về lắng đọng vật liệu, yêu cầu về thiết bị, điều kiện quy trình, v.v. Sau đây là giải thích và so sánh đơn giản về ba công nghệ này.
1. LPCVD (CVD áp suất thấp)
Nguyên lý: Một quá trình CVD trong điều kiện áp suất thấp. Nguyên lý của nó là đưa khí phản ứng vào buồng phản ứng trong môi trường chân không hoặc áp suất thấp, phân hủy hoặc phản ứng khí ở nhiệt độ cao và tạo thành một lớp màng rắn lắng đọng trên bề mặt chất nền. Vì áp suất thấp làm giảm va chạm khí và nhiễu loạn, nên tính đồng nhất và chất lượng của lớp màng được cải thiện. LPCVD được sử dụng rộng rãi trong silicon dioxide (LTO TEOS), silicon nitride (Si3N4), polysilicon (POLY), thủy tinh phosphosilicate (BSG), thủy tinh borophosphosilicate (BPSG), polysilicon pha tạp, graphene, ống nano carbon và các lớp màng khác.
Đặc trưng:
▪ Nhiệt độ quá trình: thường nằm trong khoảng 500~900°C, nhiệt độ quá trình tương đối cao;
▪ Phạm vi áp suất khí: môi trường áp suất thấp 0,1~10 Torr;
▪ Chất lượng màng: chất lượng cao, độ đồng đều tốt, mật độ tốt, ít khuyết tật;
▪ Tốc độ lắng đọng: tốc độ lắng đọng chậm;
▪ Tính đồng nhất: phù hợp với các chất nền có kích thước lớn, lắng đọng đồng đều;
Ưu điểm và nhược điểm:
▪ Có thể lắng đọng các màng rất đồng đều và đặc;
▪ Hoạt động tốt trên các chất nền có kích thước lớn, thích hợp cho sản xuất hàng loạt;
▪ Chi phí thấp;
▪ Nhiệt độ cao, không thích hợp cho các vật liệu nhạy nhiệt;
▪ Tốc độ lắng đọng chậm và sản lượng tương đối thấp.
2. PECVD (Plasma Enhanced CVD)
Nguyên lý: Sử dụng plasma để kích hoạt phản ứng pha khí ở nhiệt độ thấp hơn, ion hóa và phân hủy các phân tử trong khí phản ứng, sau đó lắng đọng màng mỏng trên bề mặt chất nền. Năng lượng của plasma có thể làm giảm đáng kể nhiệt độ cần thiết cho phản ứng và có phạm vi ứng dụng rộng. Có thể chế tạo nhiều loại màng kim loại, màng vô cơ và màng hữu cơ.
Đặc trưng:
▪ Nhiệt độ quá trình: thường từ 200~400°C, nhiệt độ tương đối thấp;
▪ Phạm vi áp suất khí: thường từ hàng trăm mTorr đến vài Torr;
▪ Chất lượng màng: mặc dù độ đồng đều của màng tốt nhưng mật độ và chất lượng của màng không tốt bằng LPCVD do các khuyết tật có thể do plasma gây ra;
▪ Tốc độ lắng đọng: tốc độ cao, hiệu quả sản xuất cao;
▪ Tính đồng nhất: kém hơn một chút so với LPCVD trên các chất nền có kích thước lớn;
Ưu điểm và nhược điểm:
▪ Có thể lắng đọng màng mỏng ở nhiệt độ thấp hơn, phù hợp với vật liệu nhạy nhiệt;
▪ Tốc độ lắng đọng nhanh, phù hợp với sản xuất hiệu quả;
▪ Quy trình linh hoạt, tính chất màng có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh các thông số plasma;
▪ Plasma có thể gây ra các khuyết tật trên màng như lỗ kim hoặc không đồng đều;
▪ So với LPCVD, mật độ và chất lượng màng phim kém hơn một chút.
3. HDP-CVD (High Density Plasma CVD)
Nguyên lý: Công nghệ PECVD đặc biệt. HDP-CVD (còn được gọi là ICP-CVD) có thể tạo ra mật độ và chất lượng plasma cao hơn so với thiết bị PECVD truyền thống ở nhiệt độ lắng đọng thấp hơn. Ngoài ra, HDP-CVD cung cấp khả năng kiểm soát năng lượng và thông lượng ion gần như độc lập, cải thiện khả năng lấp đầy rãnh hoặc lỗ cho quá trình lắng đọng màng đòi hỏi khắt khe, chẳng hạn như lớp phủ chống phản xạ, lắng đọng vật liệu có hằng số điện môi thấp, v.v.
Đặc trưng:
▪ Nhiệt độ xử lý: nhiệt độ phòng đến 300℃, nhiệt độ xử lý rất thấp;
▪ Phạm vi áp suất khí: từ 1 đến 100 mTorr, thấp hơn PECVD;
▪ Chất lượng màng: mật độ plasma cao, chất lượng màng cao, độ đồng đều tốt;
▪ Tốc độ lắng đọng: tốc độ lắng đọng nằm giữa LPCVD và PECVD, cao hơn LPCVD một chút;
▪ Tính đồng nhất: do plasma mật độ cao nên tính đồng nhất của màng rất tốt, phù hợp với bề mặt nền có hình dạng phức tạp;
Ưu điểm và nhược điểm:
▪ Có khả năng tạo màng chất lượng cao ở nhiệt độ thấp, rất phù hợp với các vật liệu nhạy nhiệt;
▪ Độ đồng đều, mật độ và độ mịn bề mặt của màng tuyệt vời;
▪ Mật độ plasma cao hơn cải thiện tính đồng nhất của quá trình lắng đọng và tính chất của màng;
▪ Thiết bị phức tạp và chi phí cao hơn;
▪ Tốc độ lắng đọng chậm và năng lượng plasma cao hơn có thể gây ra một lượng nhỏ thiệt hại.
Chào mừng mọi khách hàng từ khắp nơi trên thế giới đến thăm chúng tôi để thảo luận thêm!
https://www.vet-china.com/
https://www.facebook.com/people/Ningbo-Miami-Advanced-Material-Technology-Co-Ltd/100085673110923/
https://www.linkedin.com/company/100890232/admin/page-posts/published/
https://www.youtube.com/@user-oo9nl2qp6j
Thời gian đăng: 03-12-2024