O processo de deposição química de vapor a baixa pressão (LPCVD) para nitreto de silício envolve a deposição de uma camada de nitreto de silício de alta qualidade, densa e amorfa num substrato.
Este processo é crucial no fabrico de semicondutores para várias aplicações, particularmente na criação de máscaras e camadas dieléctricas.
O que é o processo de nitreto de silício LPCVD? Explicação das 5 etapas principais
1. Seleção do gás precursor
A escolha do diclorossilano e do amoníaco como gases precursores é fundamental, uma vez que estes reagem sob as condições de LPCVD para formar nitreto de silício.
O diclorosilano (SiH2Cl2) fornece a fonte de silício, enquanto o amoníaco (NH3) fornece o azoto.
2. Condições de reação
A reação é realizada num ambiente de baixa pressão, tipicamente em torno de 0,1 a 1 Torr, o que facilita a deposição uniforme em todo o substrato.
A temperatura elevada (700-800°C) assegura a reação completa dos gases precursores e promove a formação de uma camada densa e uniforme de nitreto de silício.
3. Mecanismo de deposição
No reator, os gases precursores fluem sobre o substrato aquecido, onde se decompõem termicamente e reagem para formar nitreto de silício (Si3N4).
A reação pode ser resumida da seguinte forma [ 3SiH2Cl2 + 4NH3 → Si3N4 + 6HCl + 6H2 ]
O ácido clorídrico e o hidrogénio são eliminados como gases de escape, deixando no substrato uma camada de nitreto de silício puro.
4. Aplicações e propriedades
A camada de nitreto de silício produzida por LPCVD é amorfa, densa e quimicamente estável, o que a torna ideal para várias aplicações no fabrico de semicondutores.
Serve como máscara para a oxidação selectiva do silício (LOCOS), uma máscara dura para o isolamento de trincheiras pouco profundas e uma camada dieléctrica em condensadores (por exemplo, em DRAM).
A camada apresenta normalmente uma elevada tensão de tração, que pode ser ajustada em função dos requisitos específicos da aplicação.
5. Desafios e controlo
O processo requer um controlo cuidadoso da temperatura, da pressão e dos caudais de gás para garantir uma deposição uniforme e evitar defeitos.
Num reator de parede quente, os efeitos de depleção devem ser compensados para manter uma qualidade de película consistente em todo o substrato.
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