A deposição de polissilício por deposição em fase vapor por processo químico (CVD) é um processo fundamental na indústria dos semicondutores. Envolve a decomposição térmica de silano (SiH4) ou triclorosilano (SiHCl3) a altas temperaturas para formar silício policristalino.
5 etapas principais do processo de deposição de polissilício
1. Reagentes e Reacções
Os principais reagentes utilizados na deposição de polissilício são o silano (SiH4) e o triclorossilano (SiHCl3).
As reacções químicas envolvidas são:
- SiHCl3 → Si + Cl2 + HCl
- SiH4 → Si + 2 H2
Estas reacções são exotérmicas e resultam na deposição de silício sobre um substrato. São libertados subprodutos como o cloreto de hidrogénio (HCl), o cloro (Cl2) e o hidrogénio (H2).
2. Condições de deposição
O processo é normalmente efectuado em sistemas de deposição em fase vapor por processo químico a baixa pressão (LPCVD).
Estes sistemas funcionam a pressões mais baixas do que os sistemas de CVD à pressão atmosférica, melhorando a uniformidade e a conformidade da película depositada.
A gama de temperaturas típica para a deposição de polissilício situa-se entre 600 e 650 °C. Esta temperatura é suficiente para decompor o silano ou triclorossilano sem causar danos significativos ao substrato ou a outras camadas já depositadas.
3. Taxa de crescimento e controlo
A taxa de crescimento do polissilício em CVD pode ser controlada ajustando os parâmetros do processo, como a temperatura, a pressão e os caudais dos gases precursores.
Um processo alternativo envolve a utilização de uma solução à base de hidrogénio, que reduz a taxa de crescimento, mas exige um aumento da temperatura para 850 ou mesmo 1050 °C para manter a eficiência da deposição.
4. Dopagem
O polissilício pode ser dopado durante o processo de deposição através da introdução na câmara de CVD de gases dopantes como a fosfina (para dopagem do tipo n), a arsina (para dopagem do tipo n) ou o diborano (para dopagem do tipo p).
A escolha do dopante e a sua concentração podem afetar significativamente as propriedades eléctricas da película de polissilício.
5. Qualidade e aplicações
O polissilício depositado por CVD é amplamente utilizado na indústria dos semicondutores para diversas aplicações, incluindo células solares, circuitos integrados e sistemas microelectromecânicos (MEMS).
A qualidade da película de polissilício depende dos parâmetros do processo e da limpeza do ambiente de deposição.
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