O que é o processo de deposição no fabrico de semicondutores?Explicação das principais técnicas e aplicações

O processo de deposição no fabrico de semicondutores é uma etapa crítica utilizada para criar materiais sólidos e películas finas de alta qualidade e elevado desempenho, essenciais para a funcionalidade dos dispositivos.Envolve a deposição de materiais como o alumínio e outras camadas secundárias num substrato, utilizando várias técnicas como a deposição química de vapor (CVD), a deposição química de vapor com plasma (PECVD) e a deposição física de vapor (PVD).O processo ocorre normalmente numa câmara de vácuo e inclui etapas como a subida da rampa, a gravação, o revestimento e a descida da rampa.São utilizadas tecnologias de deposição como a CVD a baixa pressão (LPCVD), a deposição em camada atómica (ALD) e outras para garantir uma estratificação precisa do material, que é vital para o desempenho e a fiabilidade dos dispositivos semicondutores.

Explicação dos pontos principais:

1. Objetivo da deposição no fabrico de semicondutores:

   • O processo de deposição é utilizado para criar películas finas e materiais sólidos que formam as camadas funcionais dos dispositivos semicondutores.
   • Estas camadas são fundamentais para as propriedades eléctricas, térmicas e mecânicas do dispositivo, garantindo um elevado desempenho e fiabilidade.

2. Materiais utilizados na deposição:

   • Material primário:O alumínio é normalmente utilizado para a camada principal do substrato devido à sua excelente condutividade e compatibilidade com os processos de semicondutores.
   • Materiais secundários:Outros materiais, como o tungsténio, o dióxido de silício e o nitreto, são depositados como camadas secundárias para formar componentes isolantes, condutores ou protectores.

3. Técnicas de deposição:

   • Deposição química de vapor (CVD):Processo em que são utilizados reagentes gasosos para depositar materiais sólidos no substrato.Os exemplos incluem:
     • HDP-CVD (Plasma de Alta Densidade CVD):Utilizado para películas densas e de alta qualidade.
     • CVD enriquecido com plasma (PECVD):Utiliza o plasma para melhorar as reacções químicas a temperaturas mais baixas.
     • Tungsténio CVD:Especificamente utilizado para a deposição de camadas de tungsténio.
   • Deposição Física de Vapor (PVD):Envolve métodos físicos como a pulverização catódica ou a evaporação para depositar materiais.
   • Deposição de camadas atómicas (ALD):Uma técnica precisa para depositar películas ultra-finas camada por camada.

4. Etapas do processo de deposição:

   • Ramp-Up:A câmara de vácuo é preparada através do aumento gradual da temperatura e da diminuição da pressão para criar as condições ideais para a deposição.
   • Gravura:O substrato é limpo por meio de gravura por plasma para remover os contaminantes e melhorar a aderência do material depositado.
   • Revestimento:O material a ser depositado é projetado no substrato, formando uma película fina.
   • Ramp-Down:A câmara é reposta à temperatura ambiente e à pressão ambiente através de um sistema de arrefecimento.

5. Tecnologias de deposição comuns:

   • CVD de baixa pressão (LPCVD):Funciona a pressões reduzidas para uma deposição uniforme da película.
   • CVD Sub-Atmosférico (SACVD):Utilizado para aplicações específicas que exigem condições subatmosféricas.
   • CVD à pressão atmosférica (APCVD):Funciona à pressão atmosférica para determinadas deposições de materiais.
   • CVD de ultra-alto vácuo (UHV-CVD):Utilizado para películas de elevada pureza em aplicações avançadas.
   • Deposição epitaxial (Epi):Desenvolve camadas monocristalinas no substrato para dispositivos de alto desempenho.

6. Integração com o fabrico de semicondutores:

   • O processo de deposição é integrado com outras etapas de fabrico, como a fotolitografia, a gravação e a dopagem, para criar estruturas complexas de semicondutores.
   • Por exemplo, após a deposição, a modelação fotossensível e a gravação são utilizadas para definir caraterísticas específicas nas camadas depositadas.

7. Aplicações e importância:

   • A deposição é essencial para criar interligações, óxidos de porta e camadas isolantes em dispositivos semicondutores.
   • Garante a colocação precisa de materiais necessários para tecnologias avançadas como microprocessadores, chips de memória e sensores.

Ao compreender o processo de deposição e as suas várias técnicas, os fabricantes de semicondutores podem produzir dispositivos com as propriedades eléctricas e mecânicas necessárias, garantindo um elevado desempenho e fiabilidade na eletrónica moderna.

Tabela de resumo:

Aspeto	Detalhes
Objetivo	Criar películas finas e materiais sólidos para a funcionalidade de dispositivos semicondutores.
Material principal	Alumínio para condutividade e compatibilidade.
Materiais secundários	Tungsténio, dióxido de silício, nitreto para isolamento e proteção.
Técnicas	CVD, PECVD, PVD, ALD, LPCVD, SACVD, APCVD, UHV-CVD, deposição epitaxial.
Etapas do processo	Aumento da velocidade, gravação, revestimento, redução da velocidade.
Aplicações	Interligações, óxidos de porta, camadas isolantes em microprocessadores e sensores.

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