Preparación de películas finas - Deposición
Los métodos químicos pueden crear películas con una excelente uniformidad, cobertura y relaciones estequiométricas, pero requieren gases diferentes y a veces cámaras distintas para cada tipo de película. El método químico más utilizado es el depósito químico en fase vapor (CVD).
En esta técnica, se introduce un precursor gaseoso en la cámara y el sustrato se calienta a una temperatura lo suficientemente alta como para provocar una reacción y crear la película de interés. Existen diferentes tipos de CVD, como el CVD a baja presión (LPCVD), el CVD atmosférico, el CVD isotrópico mejorado (PECVD) y la deposición de capa primaria (ALD).
En CVD, la presión debe ser lo suficientemente baja y la temperatura del sustrato lo suficientemente alta para que la reacción tenga lugar sólo en la superficie del sustrato y no en la fase gaseosa. La reacción en fase gaseosa dará lugar a la formación de partículas y a la deposición en la superficie.
CVD mejorado con plasma
El PECVD es una variante del LPCVD en la que se utiliza plasma para reducir la temperatura del sustrato por debajo de 300 grados Celsius. Esto se hace para satisfacer las necesidades del proceso de fabricación de MOS complementarios (CMOS), que requiere un dieléctrico de alta calidad como material aislante para las capas entre las trazas metálicas de interconexión, pero las temperaturas de LPCVD son demasiado altas para los circuitos integrados en sus últimas fases de fabricación.
En el reactor PECVD, el isótopo está muy cerca del sustrato y, normalmente, a niveles de potencia de descarga muy bajos, no se producen reacciones en fase gaseosa. La composición química es muy similar a la del LPCVD, salvo por la menor temperatura del sustrato.
CVD de baja presión
En el LPCVD, el sustrato se coloca en un tubo de cuarzo y se calienta mientras fluye el gas precursor para mantener una presión constante. En este caso, la velocidad de deposición viene determinada principalmente por la presión y la temperatura más que por las características del flujo de gas. Debido a la relativa facilidad para mantener la presión y la temperatura, las películas LPCVD tienden a ser muy homogéneas y muy conformadas. El LPCVD se utiliza para fabricar películas finas de nitruro de silicio, dióxido de silicio, carburo de silicio y varios compuestos de germanio. La temperatura necesaria del sustrato viene determinada por la química de la reacción y suele ser superior a 700 C.
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