Хемијско таложење (ЦВД) је поступак превлачења који користи термички или електрично индуковане хемијске реакције на површини загрејане подлоге, а реагенси се испоручују у гасовитом облику. ЦВД је метода таложења која се користи за производњу висококвалитетних чврстих материјала високих перформанси, обично под вакуумом. Танки филмови или облоге настају дисоцијацијом или хемијским реакцијама гасовитих реактаната у активираном окружењу (топлота, светлост, плазма).
Епитаксија значи [ГГ] куот; на врху [ГГ] куот; или [ГГ] "додељен [ГГ]", и представља процес у коме се слој креира на врху другог слоја и наслеђује његову кристалну структуру. Ако је наслојени слој од истог материјала као и подлога, говори се о хомоепитаксији, ако је то други [ГГ] # 39, такозвани хетероепитакси. Најзначајнији процес у хомоепитаксији је таложење силиција на силицијум, у хетероепитаксији се обично слој силицијума таложи на изолатору као што је оксид (Силицон Он Инсулатор: СОИ). Хемијско таложење паром (ЦВД) је поступак пресвлачења који се термички користи или електрично индуковане хемијске реакције на површини загрејане подлоге, са реагенсима у гасовитом облику. ЦВД је метода таложења која се користи за производњу висококвалитетних чврстих материјала високих перформанси, обично под вакуумом. Танки филмови или облоге настају дисоцијацијом или хемијским реакцијама гасовитих реактаната у активираном окружењу (топлота, светлост, плазма).
Хомоепитаксија
У зависности од процеса, облатне се могу испоручити од произвођача облатни са епитаксијалним слојем (нпр. За ЦМОС технологију) или произвођач чипа мора сам да га направи (на пример у биполарној технологији).
Као гас за стварање епитактичког слоја користи се чисти водоник у спрези са силаном (СиХ4), дихлоросилан (СиХ2Кл2) или силицијум тетрахлорид (СиЦл4). На око 1000 ° Ц, гасови се одвајају од силицијума који се таложи на површини плочице. Силицијум наслеђује структуру подлоге и из енергетских разлога сукцесивно расте. Да не би израстао поликристални силицијум, увек мора превладати недостатак атома силицијума, нпр. Увек је нешто мање расположивог силицијума јер материјал заиста може да израсте. Када се користи силицијум тетрахлорид, реакција се одвија у два корака:
СиЦл4+ H2→СиЦл2+ 2ХЦл
2 СиЦл2→Си + СиЦл4
Да би се наследила оријентација подлоге [ГГ] # 39, површина мора бити апсолутно чиста. Тако се може искористити реакција равнотеже. Обе реакције могу се десити у другом смеру, у зависности од односа гасова. Ако у атмосфери има мало водоника, као у процесу трихлоросилана за пречишћавање сировог силицијума, материјал се уклања са површине силицијумских плочица због високе концентрације хлора. Тек са повећањем концентрације раста водоника се постиже.
Са СиЦл4брзина таложења је приближно 1 до 2 микрона у минути. Будући да монокристални силицијум расте само на голој површини, одређена подручја могу се прикрити оксидом где силицијум расте као поликристални силицијум. Међутим, овај полисилицијум се нагриза врло лако у поређењу са монокристалним силицијумом реакцијом уназад. Диборан (Б.2H6) или фосфин (ПХ3) додају се процесним гасовима како би се створили допирани слојеви, јер се допинг гасови распадају на високим температурама, а додавачи су уграђени у кристалну решетку.
Процес стварања кућно-епитактичких слојева реализује се у атмосфери вакуума. Због тога се процесна комора загрева на 1200 ° Ц да би се уклонио нативни оксид, који је увек присутан на површини силицијума. Као што је горе поменуто, због ниске концентрације водоника долази до повратног нагризања на површини силицијума. Ово се може користити за чишћење површине пре него што стварни процес започне. Ако концентрација гаса варира након овог чишћења, таложење започиње.
Илустрација бачвастог реактора за епитактичке процесе
Због високих температура процеса, [ГГ] # 39; дифузија талога у супстрату или нечистоће, које су коришћене у ранијим процесима, могу се преселити на подлогу. Ако је СиХ2Кл2или СиХ4се тамо не користе [ГГ] # 39; нису потребне тако високе температуре, па се ови гасови примарно користе. Да би се постигао поступак нагризања за чишћење површине, ХЦл се мора додати одвојено. Недостатак ових силана је што у атмосфери стварају клице непосредно пре таложења, а самим тим и квалитет слоја није тако добар као код СиЦл4.
Често су потребни слојеви који се [ГГ] # 39; не могу створити директно од подлоге. За наношење слојева силицијум нитрида или силицијум окситнитрида потребно је користити гасове који садрже све потребне компоненте. Гасови се разлажу топлотном енергијом. То је [ГГ] # 39; принцип хемијског таложења у парној фази: ЦВД. Површина облатне [ГГ] # 39 не реагује са гасовима, али служи као доњи слој. У зависности од параметара процеса - притиска, температуре - ЦВД метода се може поделити на различите методе чији се слојеви разликују у густини и покривности. Ако је раст на хоризонталним површинама толико висок као на вертикалним површинама, таложење је у складу.
Конформност К је однос вертикалног и хоризонталног раста,K = Rv/Rh. Ако таложење није идеално, усаглашеност је мања од 1 (нпрRv/Rh= 1/2 → K = 0.5). Висока усаглашеност може се постићи само високим температурама процеса.
Замисливи профили
АПЦВД је ЦВД метода при нормалном притиску (атмосферски притисак) која се користи за таложење допираних и недопираних оксида. Наложени оксид има малу густину, а покривеност је умерена због релативно ниске температуре. Због побољшаних алата, АПЦВД пролази кроз ренесансу. Велика пропусност плочица велика је предност овог процеса.
Као процесни гасови силан СиХ4(високо занесен азотом Н2) и кисеоник О.2се користе. Гасови се термички разлажу на око 400 ° Ц и међусобно реагују да би се добио жељени филм.
СиХ4+ O2→СиО2+ 2H2(T = 430°C, p = 105° Па)
Додан је озон О.3може проузроковати бољу усаглашеност јер побољшава покретљивост накупљених честица. Оксид је порозан и електрично је нестабилан и може се згуснути поступком високе температуре.
Да би се избегле ивице које могу довести до потешкоћа при наношењу додатних слојева, фосфорно силикатно стакло (ПСГ) се користи за међуслојеве. Због тога се фосфин додаје СиХ4и О.2, тако да депоновани оксид садржи 4 до 8% фосфора. Велика количина фосфора доводи до великог повећања проточних својстава, међутим, може се формирати фосфорна киселина која нагриза алуминијум (проводничке путање).
Будући да жарење утиче на раније процесе (нпр. Допинг), само се кратко каљење врши снажним аргонским лампама (неколико хундретс кВ, мање од 10 с, Т=1100 ° Ц) уместо жарења у дугим процесима пећи.
Аналог са ПСГ бором се може додати истовремено (бор фосфор силикатно стакло, БПСГ, 4% Б и 4% П).
Илустрација хоризонталног АПЦВД реактора
У ЛПЦВД се користи вакуум. Танки филмови силицијум нитрида (Си3N4), силицијум окситнитрид (СиОН), СиО2може се створити и волфрам (В). ЛПЦВД процеси омогућавају високу усаглашеност од скоро 1. То је због ниског притиска од 10 до 100Па (атмосферски притисак=100.000Па) што доводи до неједноликог кретања честица. Честице се шире због судара и покривају вертикалне површине као и хоризонталне. Усклађеност је подржана високом температуром до 900 ° Ц. У поређењу са АПЦВД густина и стабилност су врло високи.
Реакције за Си3N4, СиОН, СиО2и волфрам су следећи:
као што сам3N4(850 ° Ц): 4НХ3+ 3СиХ2Кл2→Си3N4+ 6ХЦл + 6Х2
б) СиОН (900 ° Ц): НХ3+ СиХ2Кл2+ N2O→Си3N4+ Небенпродукте
ц) СиО2(700 ° Ц): СиО4C8H20→СиО2+ Небенпродукте
д) Волфрам (400 ° Ц): ВФ6+ 3H2→В + 6ХФ
За разлику од гасовитих прекурсора који се користе за Си3N4, СиОН и волфрам, течни тетраетил ортосиликат се користи за СиО2. Поред тога постоје и други извори течности попут ДТБС (СиХ2C8H20) или тетраметилциклотетрасилоксан (ТМТЦС, Си4O4C4H16).
Волфрамов филм може се произвести само на голом силицијуму. Због тога се силан мора додати ако нема силиконске подлоге.
Илустрација ЛПЦВД реактора за ТЕОС филмове
ПЕЦВД се одвија на 250 до 350 ° Ц. Због ниских температура процесни гасови се не могу топлотно разложити. Са високофреквентним напоном, гас се трансформише у стање плазме. Плазма је енергична и одлаже се на површину. Будући да метализација, попут алуминијума, не може бити изложена високим температурама, ПЕЦВД се користи за СиО2и Си3N4таложење на врху металних слојева. Уместо СиХ2Цл2силана користи се јер се разлаже на нижој температури. Конформност није тако добра као код ЛПЦВД (0,6 до 0,8), међутим, брзина таложења је много већа (0,5 микрона у минути).
Илустрација ПЕЦВД реактора
Наношење атомског слоја (АЛД) је модификовани ЦВД поступак за производњу танких филмова. У процесу се користи неколико гасова који се наизменично уводе у процесну комору. Сваки гас реагује на такав начин да је тренутна површина засићена и због тога реакција застаје. Алтернативни гас је у стању да реагује са овом површином на исти начин. Између реакција ових гасова, комора се прочишћава инертним гасом, попут азота или аргона. Једноставан АЛД поступак могао би изгледати овако:
самоограничавајућа реакција на површини са првим гасом
прочишћавање инертним гасом
самоограничавајућа реакција на површини другим гасом
прочишћавање инертним гасом
Специфичан пример за АЛД поступак је таложење алуминијум оксида, што се може постићи триметилалуминијем (ТМА, Ц3H9Ал) и воде (Х.2O).
Први корак је уклањање атома водоника који су везани за кисеоник на површини плочице. Метилне групе (ЦХ3) ТМА може реаговати са водоником дајући метан (ЦХ4). Преостали молекули се везују за незасићени кисеоник.
Ако су ови атоми засићени, више ТМА молекули не могу да реагују на површини.
Комора се прочишћава и накнадна водена пара доводи у комору. Некада један атом водоника Х.2Молекули О сада могу да реагују са бившим таложеним површинским атомима да би створили метан, док је хидроксилни анион везан за атоме алуминијума.
Дакле, на површини постоје нови атоми водоника који у накнадном кораку могу да реагују са ТМА као на почетку.
Таложење атомског слоја пружа значајне предности у односу на друге технике таложења, па је стога [ГГ] # 39; врло важан поступак за производњу танких филмова. Са АЛД-ом чак и тродимензионалне структуре могу да се таложе врло уједначено. Могући су изолациони филмови, као и проводљиви, који се могу створити на различитим подлогама (полупроводници, полимери, ...). Дебљина филма се може врло прецизно контролисати бројем циклуса. Пошто се реактивни гасови не уводе истовремено у комору, они не могу створити клице непосредно пре стварног таложења. Стога је квалитет филмова веома висок.
