Что такое плазменная система CVD?

Что такое система плазменного CVD?

Оборудование плазменного CVD — это тип оборудования, которое выполняет метод химического осаждения из паровой фазы.

Plasma CVD означает плазменно-усиленное химическое осаждение из паровой фазы. Исходный газ переводится в состояние низкотемпературной плазмы (тлеющий разряд, ионизированный в катионы и электроны) для генерации активных ионов и радикалов, которые вызывают химические реакции на подложке для осаждения и формирования тонкой пленки.

Использование плазменных систем CVD

Технология плазменного CVD используется для армирования пленок для режущих инструментов (нитрид титана, нитрид углерода, DLC (алмазоподобный углерод)), полупроводниковых изоляционных и защитных пленок, проводниковых и электродных материалов (нитрид кремния, оксид кремния, медь, алюминий, вольфрам, поликристаллический кремний, полупроводниковые соединения и т. д.). Эти материалы используются в качестве изоляторов, защитных пленок, проводниковых и электродных материалов (нитрид кремния, медь, алюминий, вольфрам, поликристаллический кремний, полупроводниковые соединения и т. д.). Его использование в высокопроизводительных силовых устройствах для управления и подачи энергии, что является ключом к экономическому и промышленному развитию, также быстро расширяется.

Подаваемым газом для систем плазменного CVD обычно является газ-носитель, такой как водород, азот, аргон или аммиак, смешанный с сырьевым газом, таким как SiH4 (силан) или WF6 (гексафторид вольфрама).

1. Оксиды

Диоксид кремния (SiO2) — это оксид кремния. Он обладает превосходной электроизоляцией и термической стабильностью и используется в межслойных изолирующих пленках полупроводниковых приборов.

Поскольку полупроводники становятся тоньше, они более склонны к токам утечки, когда ток просачивается из незапланированных мест; присутствие SiO2 помогает предотвратить токи утечки.

2. Нитрид

Нитрид кремния (Si3N4) — это нитрид кремния. Он обладает превосходной прочностью и теплопроводностью и используется в качестве материала подложки для силовых устройств, которые генерируют много тепла.

Азот и аммиак используются вместе с SiH4 для образования нитридов, поэтому они также играют роль в сырьевых газах. Полупроводники в целом выполняют функции, связанные с арифметикой и памятью, например, память. Силовые устройства, с другой стороны, предназначены для таких вещей, как диоды.

3. Карбид

Карбид кремния (SiC) — это карбид кремния, член семейства полупроводниковых соединений наряду с GaN (нитрид галлия, или GaN), AlGaN и т. д. Как и Si3N4, он используется в силовых устройствах вместо Si IGBT из-за своей превосходной прочности и теплопроводности.

По сравнению с кремниевыми соединениями потери мощности ниже, что приводит к меньшим размерам устройств.

4. Металлы и металлические соединения

Затвор транзистора образован из оксидной пленки затвора (образованной термическим окислением) и электрода затвора (в основном поликристаллического кремния). Вольфрамовые штекеры, используемые для электрода затвора и контактов исток-сток, образованы методом плазменного химического осаждения из газовой фазы. (См. рисунок 3)

Принцип работы системы плазменного химического осаждения из газовой фазы

Рисунок 1. Базовая конфигурация плазменной CVD-системы

Сырьевой газ выбирается из диапазона снижения давления от 10-4 до 100 Па в зависимости от желаемых условий. Частота источника питания, наиболее часто используемая для возбуждения плазмы, составляет 13,56 МГц (RF: радиочастота), а тип разряда — емкостно-связанный тип с использованием параллельных пластинчатых электродов.

Одна из параллельных пластин может использоваться в качестве душевой головки для подачи технологического газа, или нагреватель может быть вставлен в одну из пластин для управления температурой. Существует множество контролируемых параметров, таких как частота источника питания, структура электрода, отличная от типа параллельной пластины, состав сырого газа, объем разряда и температура. Таким образом, можно наносить различные типы тонких пленок с различными функциональными возможностями, от неорганических до органических материалов.

Другая информация о плазменных CVD-системах

1. Структура полупроводникового прибора и процесс производства

Рисунок 2. Базовая структура полупроводниковых приборов (память)

Системы плазменных CDV широко используются в производстве полупроводниковых приборов. Например, в случае запоминающих устройств сложная многослойная проводка формируется поверх MOSFET (металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор), сформированного на подложке (пластине). слои формируются поверх MOSFET (металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор), сформированного на подложке (пластине), и разделяются межслойной изолирующей пленкой.

Системы плазменных CVD в основном используются для формирования электродов затвора MOSFET, слоев проводки и межслойных изоляторов, которые требуют точного формирования рисунка после осаждения. В основном для формирования рисунка используется технология печати, и следующие шаги повторяются.

Рисунок 3. Основной процесс осаждения для полупроводниковых приборов

1. Поверх базового шаблона методом химического осаждения из газовой фазы равномерно осаждается новый материал шаблона (поликристаллический кремний, Al, C, W, SiO2, Si3N4 и т. д.).
2. Фоторезистивная пленка (позитивная или негативная) формируется поверх первой пленки. Позитивные пленки менее растворимы в растворителях из-за возбуждающего света, в то время как негативные пленки растворяются лучше.
3. Резист растворяется, образуя рисунок оставшегося резиста поверх нанесенной пленки.
4. Травление (процесс снятия) применяется сверху рисунка для удаления пленки.
5. Удаление резиста.
6. На пленке формируется рисунок.

Повторяя описанный выше процесс, можно формировать полупроводниковые приборы.

2. Термическое CVD и оптическое CVD

В зависимости от заданной энергии его можно классифицировать на плазменное CVD, термическое CVD и оптическое CVD.

• Термическое CVD
  Это метод осаждения пленки, при котором компоненты термически разлагаются и химически реагируют путем обработки исходного газа при высоких температурах. (Этот метод нельзя использовать для подложек, чувствительных к теплу, таких как пластик.
• Оптическое CVD
  Методы, которые используют энергию лазерного света или ультрафиолетового света для активации разложения семейства и химических реакций.