Préparation et dépôt de couches minces
Les méthodes chimiques permettent de créer des films présentant une uniformité, une couverture et une stœchiométrie excellentes, mais elles nécessitent des gaz différents et parfois des chambres différentes pour chaque type de film. La méthode chimique la plus courante est le dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
Dans cette technique, un précurseur plasma est introduit dans la chambre et le substrat est chauffé à une température suffisamment élevée pour induire une réaction et produire le film souhaité. Il existe différents types de CVD, tels que le CVD à basse pression (LPCVD), le CVD à pression atmosphérique, le CVD assisté par plasma (PECVD) et le dépôt par couche atomique (ALD).
Dans le cas du dépôt en phase vapeur, la pression doit être suffisamment faible et la température du substrat suffisamment élevée pour que les réactions ne se produisent qu'à la surface du substrat et non dans la phase gazeuse. Les réactions en phase gazeuse entraînent la formation de particules qui se déposent à la surface.
CVD amélioré par plasma
La PECVD est une variante de la LPCVD dans laquelle un plasma est utilisé pour réduire la température du substrat à moins de 300 degrés Celsius. Cette méthode répond aux besoins de la fabrication de MOS complémentaires (CMOS), où des diélectriques de haute qualité sont nécessaires comme matériau d'isolation pour les couches entre les traces d'interconnexion, mais où les températures LPCVD sont trop élevées pour les circuits intégrés dans leurs derniers stades de fabrication.
Dans un réacteur PECVD, le plasma est très proche du substrat et, généralement à des niveaux de puissance de décharge très faibles, aucune réaction de phase ne se produit. La chimie est très similaire à celle de la LPCVD, à l'exception de la température plus basse du substrat.
CVD basse tension
Dans le cas de la LPCVD, le substrat est placé dans un tube de quartz et chauffé tandis que le plasma précurseur est acheminé pour maintenir une pression constante. Dans ce cas, la vitesse de dépôt est déterminée principalement par la pression et la température, plutôt que par les caractéristiques du flux de gaz. Comme il est relativement facile de maintenir la pression et la température, les films LPCVD ont tendance à être très uniformes et conformes. La LPCVD est utilisée pour fabriquer des couches minces de nitrure de silicium, de dioxyde de silicium, de carbure de silicium et de plusieurs composés de germanium. La température requise pour le substrat est déterminée par la chimie de la réaction et est généralement supérieure à 700 C. La température du substrat est généralement supérieure à 700 C. La température du substrat est généralement supérieure à 700 C.
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