A deposição de silício é um processo em que são aplicadas camadas finas de silício em substratos como o silício ou o vidro.
Este processo é efectuado através de métodos físicos ou químicos.
As principais técnicas utilizadas são a deposição física de vapor (PVD) e a deposição química de vapor (CVD).
A espessura destas camadas pode variar entre alguns nanómetros e vários micrómetros.
Qual é o processo de deposição de silício? Explicação das 7 etapas principais
1. Deposição química de vapor (CVD) para a deposição de silício
A CVD é um método amplamente utilizado para a deposição de camadas de silício.
Envolve a pirólise ou a decomposição térmica do silano (SiH4).
O resultado é a deposição de silício sólido no substrato com hidrogénio como gás de escape.
O processo é normalmente conduzido num forno de deposição química de vapor a baixa pressão (LPCVD) de parede quente.
Os engenheiros diluem frequentemente o silano com um gás de transporte de hidrogénio para suprimir a decomposição do silano em fase gasosa.
Isto ajuda a evitar a rugosidade da película devido à queda de partículas de silício sobre a película em crescimento.
2. Deposição de polissilício
O polissilício é formado através deste processo.
Tem uma resistividade mais elevada do que o silício monocristalino com o mesmo nível de dopagem.
A maior resistividade deve-se ao facto de os dopantes se segregarem ao longo dos limites dos grãos.
Este facto reduz o número de átomos de dopante no interior dos grãos.
Os defeitos nestes limites também diminuem a mobilidade dos portadores.
As fronteiras de grão contêm muitas ligações pendentes que podem aprisionar portadores livres.
3. Reacções alternativas para a deposição de nitreto de silício (SiNH)
No plasma, o nitreto de silício pode ser depositado utilizando duas reacções que envolvem silano (SiH4) e azoto (N2) ou amoníaco (NH3).
Estas películas têm uma tensão de tração mais baixa, mas apresentam propriedades eléctricas mais fracas em termos de resistividade e de rigidez dieléctrica.
4. Deposição de metais em CVD
A CVD é também utilizada para depositar metais como o tungsténio, o alumínio e o cobre.
Estes metais são cruciais para a formação de contactos condutores e de tampões em dispositivos semicondutores.
A deposição de tungsténio, por exemplo, pode ser conseguida utilizando hexafluoreto de tungsténio (WF6) através de diferentes reacções.
Outros metais como o molibdénio, o tântalo, o titânio e o níquel são também depositados por CVD.
Estes metais formam frequentemente silicetos úteis quando depositados sobre o silício.
5. Deposição de dióxido de silício
O dióxido de silício é depositado utilizando uma combinação de gases precursores do silício, como o diclorossilano ou o silano, e precursores do oxigénio, como o oxigénio e o óxido nitroso.
Este processo ocorre a baixas pressões.
É crucial para preparar a química da superfície e garantir a pureza da camada depositada.
6. Processo global e considerações
O processo CVD começa com um substrato de dióxido de silício que foi depositado numa membrana com suporte de aço inoxidável.
O processo envolve a desidratação térmica para remover as impurezas de oxigénio.
O aquecimento a altas temperaturas é necessário para a preparação da superfície.
O controlo da temperatura do substrato é fundamental não só durante a deposição, mas também durante o arrefecimento.
O arrefecimento pode demorar 20-30 minutos, dependendo do material do substrato.
Este método é preferido pela sua reprodutibilidade e capacidade de produzir películas finas de alta qualidade.
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