O processo de deposição de vapor químico de plasma de alta densidade (HDPCVD) é uma técnica sofisticada utilizada no fabrico de semicondutores para depositar películas finas a temperaturas mais baixas, com maior qualidade e densidade do que os métodos convencionais de deposição de vapor químico com plasma (PECVD). Este processo é particularmente eficaz para preencher lacunas dieléctricas microscópicas, como as que se encontram no isolamento de trincheiras pouco profundas (STI) e nas camadas intermédias dieléctricas em tecnologias avançadas de semicondutores.
Resumo do processo HDPCVD:
- Preparação e configuração: O processo começa com a preparação de um substrato semicondutor e a sua colocação numa câmara de processamento especializada.
- Geração de plasma de alta densidade: O oxigénio e um gás fonte de silício são introduzidos na câmara para gerar um plasma de alta densidade. Este plasma é formado utilizando uma fonte de plasma acoplada indutivamente, que é mais eficiente do que o plasma acoplado capacitivamente utilizado no PECVD.
- Deposição e gravura simultâneas: O aspeto único do HDPCVD é a sua capacidade de efetuar simultaneamente a deposição e o ataque na mesma câmara. Isto é conseguido controlando o fluxo de iões e a energia de forma independente, o que ajuda a preencher lacunas de elevado rácio de aspeto sem formar vazios ou pinch-offs.
- Controlo da temperatura: O substrato é aquecido a uma gama de 550 a 700 graus Celsius durante o processo, assegurando condições óptimas para a deposição e gravação da película.
- Injeção de gás: Vários gases, incluindo oxigénio, gases de fonte de silício (como silano ou dissilano) e gases de gravação (como fluoreto de silício) são cuidadosamente injectados na câmara para facilitar os processos de deposição e gravação.
Explicação pormenorizada:
- Geração de Plasma de Alta Densidade: O processo HDPCVD utiliza uma fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP), que é capaz de produzir um plasma com maior densidade e melhor qualidade do que os produzidos pelos sistemas PECVD convencionais. Isto é crucial para se conseguir um melhor controlo sobre os processos de deposição e gravação, especialmente no contexto do preenchimento de características de elevado rácio de aspeto em dispositivos semicondutores.
- Deposição e gravação simultâneas: Ao contrário do PECVD tradicional, que frequentemente se debate com a formação de vazios em pequenas lacunas, o HDPCVD introduz um mecanismo simultâneo de deposição e gravação. Esta abordagem de dupla ação assegura que o material depositado preenche uniformemente as lacunas sem deixar quaisquer vazios, um requisito essencial para manter a integridade eléctrica do dispositivo.
- Gestão da temperatura e do gás: O processo envolve um controlo preciso da temperatura e dos tipos de gases utilizados. Os gases são seleccionados para otimizar tanto a taxa de deposição como a qualidade da película depositada. O controlo da temperatura é essencial para evitar danos no substrato, assegurando simultaneamente a reatividade dos gases.
Conclusão:
O processo HDPCVD representa um avanço significativo no domínio do fabrico de semicondutores, particularmente na deposição de películas finas para tecnologias avançadas. A sua capacidade para lidar com estruturas de elevado rácio de aspeto e evitar a formação de vazios torna-o uma ferramenta indispensável no fabrico de circuitos integrados modernos.
