Ioshiaki Doi FEEC e CCS/UNICAMP

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1 Ioshiaki Doi FEEC e CCS/UNICAMP
Chemical Vapor Deposition Processos CVD Ioshiaki Doi FEEC e CCS/UNICAMP

2 Chemical Vapor Deposition
1.Introdução Deposição Química a partir de Fase Vapor (Chemical Vapor Deposition – CVD) CVD: reações químicas que transformam moléculas gasosas chamada precursor, em material sólido na forma de filmes, sobre o substrato

3 Chemical Vapor Deposition
CVD Método mais comum de deposição de filmes finos, utilizados atualmente na fabricação de CIs. Deposição de filmes finos isolantes (dielétricos), condutores e semicondutores.

4 Aplicações dos Filmes Finos:
Chemical Vapor Deposition Aplicações dos Filmes Finos: Conexão das regiões ativas dos dispositivos. Comunicação entre os dispositivos. Acesso externo aos circuitos. Isolação entre as camadas condutoras. como fonte de dopante e como barreira para dopagem. para proteger as superfícies do ambiente externo.

5 Exemplos de Filmes Finos Utilizados na Fabricação de CIs :
Chemical Vapor Deposition Exemplos de Filmes Finos Utilizados na Fabricação de CIs : Nitretos e si-poli Dielétrico para isolação de dispositivos Alguns filmes são usados temporariamente como camada de máscara, enquanto que outros filmes tornam partes do circuito sendo fabricado.

6 Filmes que podem ser depositados por CVD:
Chemical Vapor Deposition Filmes que podem ser depositados por CVD: silício policristalino (Si-poli) óxido de silício (SiO2) nitreto de silício (Si3N4, SiN) metais (Al, W, Ti, etc.) silicetos (WSi2, TiSi2, MoSi2, TaSi2)

7 Requisitos Necessários para a Técnica de Deposição de Filmes Finos :
Chemical Vapor Deposition Requisitos Necessários para a Técnica de Deposição de Filmes Finos : a) – alta pureza e densidade; b) – composição e estequiometria controladas; c) – boa uniformidade em espessura e reprodutibilidade; d) – alto nível de perfeição estrutural; e) – boas propriedades elétricas; f) – excelente aderência; g) – boa cobertura de degraus; h) – baixa densidade de defeitos(imperfeições, pinholes, etc.); i) – baixa contaminação por partículas, e j) – processo econômico: - alta taxa de produção, - seguro, automatizável e barato. A técnica CVD atende vários dos requisitos citados, com vantagens sobre outras técnicas.

8 2. Conceitos Básicos de CVD
Chemical Vapor Deposition 2. Conceitos Básicos de CVD Processo CVD CVD: formação de um filme sólido sobre um substrato pela reação de espécies químicas em fase vapor.

9 Formação do filme CVD Descrição da cinética do processo CVD:
Chemical Vapor Deposition Descrição da cinética do processo CVD: 1) – introdução na câmara dos gases reagentes e diluentes a dada composição e fluxo; 2) – transporte/movimento das espécies reativas até o substrato; 3) – adsorção das espécies reativas na superfície do substrato; 4) – migração das espécies na superfície e reações químicas de formação do filme; 5) – dessorção dos subprodutos da reação; Formação do filme CVD 6) – transporte dos subprodutos da reação para a região de fluxo principal; e 7) – remoção dos subprodutos gasosos da reação e gases não consumidos no processo, da câmara de reação.

10 Tipos de Reações Químicas ou Processos :
Chemical Vapor Deposition Tipos de Reações Químicas ou Processos : Reação homogênea – reação na fase vapor (Processos de Fase Vapor). Produz particulas  resulta em filmes de pouca aderência, baixa densidade e alta concentração de defeitos. Reação heterogênea – reação na superfície ou próxima dela. Processo desejável (Processos de Superfície). térmica fótons e elétrons. Energia para propiciar a reação:

11 Processos de Deposição CVD
Chemical Vapor Deposition Processos de Deposição CVD Nucleação Formação de Ilhas Crescimento das ilhas Coalescência Formação de filme contínuo

12 Reação na Superfície – Taxa de Reação Química
Chemical Vapor Deposition Estrutura dos Filmes tamanho dos grãos – depende das condições de deposição e dos tratamentos térmicos posteriores. Grãos maiores – temperaturas maiores de processamento e filmes mais espessos. rugosidade está relacionada com o tamanho dos grãos. Reação na Superfície – Taxa de Reação Química CR = A exp(-Ea/kT) onde: CR é a taxa de reação, A é uma constante, Ea é a energia de ativação em eV, k é a constante de Boltzman e T é a temperatura do substrato em K.

13 Chemical Vapor Deposition
Processo CVD: A taxa de deposição (DR) está relacionada com a taxa de reação química (CR), taxa de difusão do precursor no “boundary layer” e taxa de adsorção do precursor sobre a superfície. Temperaturas baixas  somente poucas moléculas possuem energia suficiente para iniciar a reação.

14 Regimes de Deposição Há 3 regimes:
Chemical Vapor Deposition Regimes de Deposição Há 3 regimes: - Baixas temperaturas – a taxa de reação química é baixa e a taxa de deposição bastante sensível a temperatura.  regime limitado por reação de superfície. - temperaturas altas – deposição bem menos sensível à temperatura.  regime limitado por transporte de massa. - Se aumentarmos mais a temperatura, a taxa decresce rapidamente devida a nucleação na fase gasosa.  processo indesejável.

15 Regime limitado por reação:
Chemical Vapor Deposition Regime limitado por reação: Taxa de deposição bastante sensível a temperatura porque é determinado principalmente pela taxa de reação química. Requer boa uniformidade de temperatura sobre o substrato.

16 Regime limitado por transporte de massa:
Chemical Vapor Deposition Regime limitado por transporte de massa: A taxa de reação química é suficientemente alta e os precursores reagem imediatamente quando adsorvidos sobre a superfície do substrato. Taxa de deposição não depende da taxa de reação de superfície, mas pela rapidez com que os precursores podem difundir através do “boundary layer” e adsorvido sobre a superfície. Requer boa uniformidade de fluxo e de densidade de espécies sobre as lâminas.

17 Chemical Vapor Deposition
Difusão através do “boundary layer” na suferfície do substrato. Ao alcançar determinada temperatura, a taxa de reação torna-se controlada por taxa de reagentes que chegam a superfície do substrato.

18 3. Tipos de Reatores Tipos de Reatores Placas Parelelas
Chemical Vapor Deposition 3. Tipos de Reatores Placas Parelelas Plasma Remoto, ECR, outros Paredes Quentes Paredes Frias Assistido por Plasma Isotérmico com Fluxo Vertical Movimentação Contínua Epitaxial Pressão Atmosférica Baixa Pressão Tipos de Reatores

19 Reatores CVD de Pressão Atmosférica - APCVD
Chemical Vapor Deposition Reatores CVD de Pressão Atmosférica - APCVD Características: operam normalmente na condição de taxa limitado por transporte de espécies  fluxo deve ser idêntico sobre todas as lâminas  pode processar poucas lâminas por vez; estrutura do reator é bastante simples; alta taxa de deposição; é susceptível à reações em fase gasosa(reação homogênea)  causa particulados e filme pouco denso; cobertura de degrau pobre; necessita de limpeza frequente; É usado para deposição de SiO2 (dopado e não dopado) em baixa temperatura (  400 C)

20 Reatores APCVD: a) horizontal (tubo de parede quente),
Chemical Vapor Deposition Reatores APCVD: a) horizontal (tubo de parede quente), b) sistema de movimento contínuo com injeção de gás e (c) APCVD de movimento contínuo tipo plenum.

21 Chemical Vapor Deposition
Reator Epitaxial ou reator vertical tipo Bell-Jar ou Pancake aquecido por indução.

22 Reatores CVD de Baixa Pressão - LPCVD
Chemical Vapor Deposition Reatores CVD de Baixa Pressão - LPCVD Pressão Reduzida(0.25 – 2.0 Torr)  aumenta difusibilidade das espécies (103 vezes). Processo  opera em taxa limitado por reação. Características do Sistema: menos reação na fase gasosa  menor geração de partículas; boa uniformidade; boa cobertura de degraus; baixa taxa de deposição (10 – 50 nm/min.); não requer uniformidade de fluxo, mas sim de temperatura  pode se utilizar um forno convencional  pode processar muitas lâminas por vez (até  200); usado para deposição de: Si-poli, Si3N4, SiO2, PSG, BPSG, W, etc.

23 Chemical Vapor Deposition
(a) (b) Reatores LPCVD de parede quente (a) e fria (b). O reator do tipo (a) pode processar até 200 lâminas por fornada. O do tipo (b) é conhecido também como reator vertical isotérmico.

24 Reatores CVD Assistida por Plasma - PECVD
Chemical Vapor Deposition Reatores CVD Assistida por Plasma - PECVD Características : operam em regime de taxa limitado por reação; taxa de deposição mais elevada que o LPCVD; operam em temperatura mais baixa que nos processos APCVD e LPCVD  permite depositar filmes de SiO2 e Si3N4 sobre metais de baixo ponto de fusão.  importante quando já existe Al na lâmina; boa adesão e boa cobertura de degraus, devido à maior mobilidade superficial das espécies adsorvidas; filmes não são estequiométricos; há incorporação de subprodutos de reação, especialmente hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Pode resultar em degaseificação, formação de bolhas e quebras do filme durante etapas posteriores; é um processo mais complexo, com mais parâmetros; pode depositar SiO2, Si3N4, oxinitretos, SiC, a-Si, etc.; PECVD a temperatura mais elevada permite crescer epi: Si, Ge e III-V.

25 (a) (b) (a) Reator de Fluxo Radial(Placas Paralelas)
Chemical Vapor Deposition (a) Reator de Fluxo Radial(Placas Paralelas) + baixa temperatura; capacidade limitada; manual; podem cair partículas sobre o filme/substrato. (b) Reator Horizontal de Parede Quente + lâminas em pé e paralelo ao fluxo; + alta capacidade; Geração de particulas durante a carga. (c) Reator Planar de Parede Fria para Substrato Único (a) (b)

26 Reatores CVD com Plasma Remoto – RPECVD
Chemical Vapor Deposition Reatores CVD com Plasma Remoto – RPECVD (remote, indirect ou downstream PECVD) A câmara onde o plasma é gerado está separada da câmara de reação onde se encontram os substratos.  os substratos não ficam expostos diretamente à radiação do plasma e portanto não são bombardeados pelos íons de alta energia. Reator ECR. Neste tipo de reator o plasma é gerado por um campo elétrico com frequência de microondas em um campo magnético que provoca a ressonância ciclotrônica do elétron. Plasma 100 vezes mais denso em espécies reativas.

27 Características e Aplicações de Reatores CVD
Chemical Vapor Deposition Características e Aplicações de Reatores CVD Processos Vantagens Desvantagens Aplicações APCVD Simples Alta taxa de deposição Baixa temperatura Cobertura de degraus ruins Contaminação por partículas Óxidos de baixa temperatura, dopados ou não LPCVD Excelente uniformidade e pureza Processamento de muitas lâminas por vez ( até 200) Alta temperatura Baixa taxa de deposição Óxidos de alta temperatura, dopados ou não, nitreto de silício, polisilício, W e WSi. PECVD Boa cobertura de degrau Contaminação química, como H2 e por particulados Deposição de dielétricos sobre metais em baixa temperatura e nitreto de silício RPECVD Mesmas que PECVD sem a radiação do substrato pelo plasma Mesmas que PECVD e dielétricos de porta em estruturas MOS ECR Alta qualidade dos filmes depositados Alto custo do equipamento Mesmas que RPECVD

28 4. Métodos de Deposição de Alguns Filmes
Chemical Vapor Deposition 4. Métodos de Deposição de Alguns Filmes a) - Silício Policristalino (Si-poli) Aplicações: Interconexão local Resistores Eletrodos de porta em CMOS Fontes de difusão para formação de junções rasas Emissores em tecnologia bipolar

29 Características do Si-poli
Chemical Vapor Deposition Características do Si-poli boa estabilidade térmica; boa interface com dióxido de silício; boa conformalidade; facilidade de deposição e processamento

30 Método de Deposição Reação: Deposição:
Chemical Vapor Deposition Método de Deposição Reação: Deposição: 1) – 100% de SiH4 e pressões totais de 0.2 a 1.0 Torr. 2) % SiH4 diluída em nitrogênio nas mesmas pressões. 3) - 25% SiH4 diluída em hidrogênio e pressões em torno de 1Torr. SiH4 (vapor)  Si (sólido) + 2H2 (gás) Taxa de Deposição: 100 – 500 nm/min.

31 Taxa de Deposição X Temperatura
Chemical Vapor Deposition Taxa de Deposição X Temperatura Parâmetros Variáveis: T, P, concentração de SiH4 e diluentes. LPCVD horizontal, necessita rampa de T de 5 a 15 C. Estrutura depende de: dopantes ou impurezas, temperatura de deposição e de ciclos térmicos pós-deposição.

32 Influências de Concentração e Temperatura
Chemical Vapor Deposition Influências de Concentração e Temperatura T depos. < 575 C  Si amorfo T depos. > 625 C  Si-poli com estrutura colunar Tamanho do grão: - inicial: 0.03 – 0.3 m - após dopagem c/P, recozimento de C, 20 min.  1 m Efeitos da Concentração de Silana e de Temperatura na Taxa de Deposição de Si-poli.

33 Taxa x Concentração de Silana para T baixas
Chemical Vapor Deposition Taxa x Concentração de Silana para T baixas Se reduzir a taxa de deposição  si-poli mesmo para T < 575C. Taxa é limitado por desorção de H2. Ea = 1.7 eV T : 575 a 650C Taxa : 100 – 1000 Å/min.

34 Taxa de Deposição x Temperatura
Chemical Vapor Deposition Taxa de Deposição x Temperatura 2 diferentes condições de deposição: P = 350 mtorr e SiH4 = 200 sccm. P = 120 mtorr e SiH4 = 50 sccm. Ea = 1.36 a 1.7 eV  depende da pressão da silana. T < 580C, DR < 50 Å/min., muito baixo para uso prático. Taxa de Deposição: A taxa de deposição do filme é um parâmetro não diretamente controlado. É resultado da interação da temperatura, pressão, composição e fluxo dos gases reagentes e diluente empregado.

35 Dopagem: difusão, I/I e Dopagem in-situ
Chemical Vapor Deposition Dopagem: difusão, I/I e Dopagem in-situ Resistividade do Si-poli dopado com P. Difusão. 1 h na temperatura indicada. Implantação. 1h de recozimento a 1100 C. In-situ. Depositado a 600 C e depois recozimento de 30 min. na temperatura indicada.

36 Propriedades:  - 30-40 cm2/Vs  difusão e I/I.
Chemical Vapor Deposition Propriedades:  cm2/Vs  difusão e I/I.  cm2/Vs  in-situ. Si-poli dopado aumenta: Taxa de corrosão Taxa de oxidação 3) Densidade: 2.3 g/cm3 4) coef. expansão térmica: 2 x 10-6/C coef. da resistência c/T: 1 x 10-3/ C

37 b) - Óxido de Silício Aplicações : a) – não dopados : b) dopados:
Chemical Vapor Deposition b) - Óxido de Silício Aplicações : a) – não dopados : b) dopados: Isolante entre camadas metálicas Isolante entre multiníveis sobre si-poli Passivação final do dispositivo Fonte de gettering Fonte de dopantes Isolante entre multiníveis de metal Máscara contra difusão ou I/I Dielétrico de porta Capa protetora contra out-diffusion Aumentar o óxido de campo

38 Propriedades do SiO2 alta rigidez mecânica;
Chemical Vapor Deposition Propriedades do SiO2 alta rigidez mecânica; boa adesão com as camadas em que são depositadas; alta resistência elétrica; alta tensão de ruptura elétrica; impermeabilidade à umidade e metais alkalinos; alta estabilidade química e térmica.

39 Métodos de Deposição Deposições em baixas temperaturas (300-450C)
Chemical Vapor Deposition Métodos de Deposição Deposições em baixas temperaturas ( C) SiH4 + O2 (+N2)  SiO2 + 2H2 reatores APCVD, LPCVD e PECVD vantagem: baixa temperatura desvantagem: cobertura de degrau pobre adição de PH3 produz um fósforosilicato (PSG) e B2H6 um borosilicato (BSG) o óxido produzido a baixa temperatura apresenta uma densidade menor que o óxido térmico

40 Incorporação de H (1-10%) e N Estequiometria pode ser diferente de 1:2
Chemical Vapor Deposition PECVD, T < 400C, com decomposição de TEOS: Si(OC2H5)4  SiO2 + sub-produtos da reação PECVD, C, reação de silana com óxido nitroso e tetracloreto de silício com oxigênio: SiH4 + 2N2O  SiO2 + 2N2 + 2H2 SiCl4 + O2  SiO2 + 2Cl2 Incorporação de H (1-10%) e N Estequiometria pode ser diferente de 1:2 Composição depende da potência RF e fluxo dos reagentes

41 b) Deposição em temperatura média (650-750 C)
Chemical Vapor Deposition b) Deposição em temperatura média ( C) reatores LPCVD pela decomposição de tetraetil-ortosilicato (TEOS) Si(OC2H5)4  SiO2 + sub-produtos da reação Vantagens: uniformidade excelente, cobertura de degrau conforme, boas propriedades do filme. Desvantagens: alta temperatura, fonte líquida, difícil controle

42 c) Deposição em temperaturas altas ( 900C)
Chemical Vapor Deposition c) Deposição em temperaturas altas ( 900C) reatores LPCVD, reação de diclorosilana com óxido nitroso. SiH2Cl2 + 2N2O  SiO2 + 2N2 + 2HCl Vantagem: uniformidade e cobertura de degrau excelente ER  do SiO2 térmico. Desvantagem: - alta temperatura - óxido contém HCl  pode reagir c/Si-poli, causar rachadura do filme.

43 Dopagem: PH3, AsH3, B2H6 e outros
Chemical Vapor Deposition Dopagem: PH3, AsH3, B2H6 e outros Dopagem com Fósforo (P) – PSG 1) - Processo com silana 4PH3 + 5O2  2P2O5 + 6H2 2) – Processo com TEOS trimetilfosfato – PO(OCH3)3 Oxicloreto de fósforo – POCl3 SiO2 dopado possibilita o processo de “reflow” para planarizar a superfície do wafer (Exemplo: quinas e degraus para contatos). PSG reflow  T  900C.

44 Dopagem com Boro (B) - BSG
Chemical Vapor Deposition Dopagem com Boro (B) - BSG 1) – Processo com Silana 2B2H6 + 3O2  2B2O3 + 6H2 2) – Processo com TEOS Trimetilborato – B(OCH3)3

45 Dopagem com Boro e Fósforo - BPSG
Chemical Vapor Deposition Dopagem com Boro e Fósforo - BPSG mesmas fontes de dopantes anteriores concentrações: BPSG típico contém 5-6 wt% de P e B mantém propriedades do PSG (stress e ER) Reflow do BPSG  T : C

46 Concentração de Dopantes – Valores Típicos
Chemical Vapor Deposition Concentração de Dopantes – Valores Típicos - como fonte de dopantes: 5 a 15 wt% - passivação de isolante: 2 a 8 wt% - reflow: 6 a 8 wt% Se < 6 wt% não flui Se > 7 wt%, superfície do PSG torna altamente higroscópico, reage com unidade e forma ácidos. P forma ácido fósforico  corroe o Al. Caso de B, forma ácido bórico.

47 Reflow Quanto maior a concentração de P, melhor o reflow.
Chemical Vapor Deposition Reflow Quanto maior a concentração de P, melhor o reflow. Menor o ângulo de reflow, , melhor a planarização da superfície. 0.0 wt%P 2.2 wt%P Flow depende de: a) tempo de recozimento; b) temperatura de recozimento; c) taxa de aquecimento; d) concentração de P; e e) ambiente de recozimento (vapor é melhor) 4.6 wt%P 7.2 wt%P SEM de amostra recozida em vapor a 1100C, 20 min. Reflow é melhor em ambiente de vapor e alta temperatura.

48 Cobertura em Degrau – Step Coverage
Chemical Vapor Deposition Cobertura em Degrau – Step Coverage Step coverage: mede a habilidade de depositar filmes sobre paredes laterais e no fundo de uma trincheira profunda ou vias. A figura acima define os parâmetros da cobertura em degrau e a conformalidade.

49 ângulo maior (B), maior quantidade de átomos e moléculas percursores.
Chemical Vapor Deposition O ângulo de incidência e a mobilidade superficial do percursor determina a cobertura em degrau. A B C ângulo maior (B), maior quantidade de átomos e moléculas percursores. Se reagir imediatamente, sem migração superfical, canto B, 1.5 vezes (270/180) mais deposição que A e em C, metade (90/180) da deposição de A.

50 Exemplos de Step Coverage
Chemical Vapor Deposition Exemplos de Step Coverage Cobertura pobre devido a pouca ou nenhuma mobilidade do material depositado sobre a superfície. Cobertura melhor mas paredes laterais finas e mais deposição nos cantos. Ilustra o processo de excelente cobertura em degrau. T T T  ou PECVD Alta mobilidade superfical do percursor, melhor cobertura em degrau e melhor conformalidade. Relação da step coverage com pressão e mobilidade superficial

51 Chemical Vapor Deposition
Formação de Buraco Região de maior deposição produz saliências que com o aumento da esspesura do filme, fecha o gap formando o buraco. Os buracos contém gases selados e podem difundir para os CIs e podem causar problemas em processos posteriores ou durante a operação do chip em um sistema eletrônico. Requer dos processos CVD o preenchimento do gap livre de buracos para assegura a confiabilidade dos chips de CIs.

52 c) – Nitreto de Silício (Si3N4)
Chemical Vapor Deposition c) – Nitreto de Silício (Si3N4) Aplicações: passivação de dispositivos máscara para oxidações seletivas (LOCOS) dielétricos para capacitores dielétrico entre níveis condutores passivação final de CIs contra riscos mecânicos, partículas, difusão de sódio e ambiente máscara contra I/I e etching

53 Comparação Si3N4 versus SiO2
Chemical Vapor Deposition Comparação Si3N4 versus SiO2 a) Si3N4  alto  bom para capacitor; melhor barreira contra difusão  bom para encapsulamento. b) SiO2  baixo  bom para isolante entre níveis de metalização.

54 Métodos de Deposição Reatores APCVD, T = 700 a 900 C
Chemical Vapor Deposition Métodos de Deposição Reatores APCVD, T = 700 a 900 C 3SiH4 + 4NH3  Si3N4 + 12H2 b) Reatores LPCVD, T = 700 a 800 C 3SiCl2H2 + 4NH3  Si3N4 + 6HCl + 6H2 Falta de NH3  filme rico em Si.  usar NH3 em excesso

55 c) Por reatores PECVD, T = 200 a 400 C
Chemical Vapor Deposition c) Por reatores PECVD, T = 200 a 400 C 3SiH4 + NH3 (ou N2)  SixNyHz + xH2 Requer NH3 em excesso, pois não decompõe rapidamente como a silana Taxa de Deposição : 100 – 500 Å/min.

56 Características do Processo e dos filmes PECVD
Chemical Vapor Deposition Características do Processo e dos filmes PECVD Há incorporação de outros elementos: O : de vazamento de vácuo e contaminação do gás; C : de óleo das bombas; H : até 20 – 25%, se T   %H  H resulta em  mais baixo e ER mais alto. o filme não é estequiométrico com Si/N  0.8 – 1.2 incorporação de hidrogênio em grande quantidade (até ~ 20 at%). hidrogênio no filme pode provocar instabilidade do VT de transistores MOS.

57 Vantagem : temperatura baixa Desvantagens :
Chemical Vapor Deposition Vantagem : temperatura baixa Desvantagens : Controle de composição pobre (filme não estequiométrico) Ligações não uniformes no filme; Incorporação de átomos não desejados.  Propriedades elétricas, mecânicas e químicas variáveis.

58 Pinholes : Parâmetros do processo: é um defeito comum.
Chemical Vapor Deposition Pinholes : é um defeito comum. - são furos com diametro < 1 m. origem: partículas presentes na superfície; - partículas geradas durante a deposição. contagem : fazer revelação por solução que ataca o substrato e não o filme. Parâmetros do processo: - Pressão; - temperatura; - frequência e potência do RF - fluxos de gases

59 Características: Caracterizações : taxa de deposição; estequiometria;
Chemical Vapor Deposition Características: taxa de deposição; estequiometria; incorporação de H (%); impurezas; densidade; stress. Caracterizações : elipsometria (espessura e índice de refração); FTIR; outros.

60 Índice de Refração e Taxa de Etch (ER) em BHF
Chemical Vapor Deposition Índice de Refração e Taxa de Etch (ER) em BHF Filme n Taxa de Etch(ER) estequiométrico 2.01 10Å/min. Rico em Si > 2.01 Rico em N ou O < 2.01 > 10Å/min. 2 técnicas comuns para verificar a qualidade dos filmes. Índice de refração – elipsometria. Índice de refração forne informações sobre composição química e condições físicas dos filmes.

61 Nitreto PECVD – Índice de Refração x Taxa SiH4/N2
Chemical Vapor Deposition Taxa de deposição x Potência RF DR aumenta com potência RF Nitreto PECVD – Índice de Refração x Taxa SiH4/N2 Deseja-se n = 2.0 DR aumenta com concentração de SiH4

62 Nitreto PECVD – Taxa de Deposição e Índice de Refração x Pressão
Chemical Vapor Deposition Nitreto PECVD – Taxa de Deposição e Índice de Refração x Pressão Nitreto PECVD – Taxa de Deposição e Índice de Refração x Temperatura

63 Nitreto PECVD – Etch Rate (ER) em 48% HF x Índice de Refração
Chemical Vapor Deposition Nitreto PECVD – Etch Rate (ER) em 48% HF x Índice de Refração Nitreto PECVD – Taxa de Etch em 48% HF x Temperatura de Deposição

64 Característica do filme de nitreto em função da concentração de NH3
Chemical Vapor Deposition Característica do filme de nitreto em função da concentração de NH3 [ H] aumenta com a concentração de NH3. Densidade  é máximo para Si/N  0.75.

65 Densidade  aumenta com T; %H diminui com aumento de T.
Chemical Vapor Deposition Característica do filme de nitreto em função da temperatura de deposição Densidade  aumenta com T; %H diminui com aumento de T. Ponto para T = 700C, corresponde a CVD térmico sem plasma.

66 Reações Típicas para Deposição de Dielétricos e Polisilício
Chemical Vapor Deposition Reações Típicas para Deposição de Dielétricos e Polisilício Material Reagentes Método Temperatura(C) Observações  Polisilício SiH4 LPCVD Pode ser dopado in situ.   SiO2 SiH4 + O2 SiH4 + N2O SiCl2H2 + N2O Si(OC2H5)4 [TEOS](1) APCVD PECVD PECVD Fonte líquida SiO2 dopado SiH4 + O2 + PH3 SiH4 + O2 + PH3 + B2H6 APCVD PECVD APCVD PECVD PSG BPSG  Nitreto de Silício SiH4 + NH3 SiCl2H2 + NH3 SiH4 + N2 LPCVD PECVD (1) – TEOS - Tetraethoxysilane

67 Chemical Vapor Deposition
Referências: S. Wolf and R. N. Tauber; Silicon Processing for the VLSI Era, Vol.1, Process Technology, Lattice Press, 1986. S. A. Campbel; The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication, Oxford University Press, 1996. J. D. Plummer, M. D. Deal and P.B. Griffin; Silicon VLSI Technology – Fundamentals, Practice and Modeling, Prentice Hall, 2000.