रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) एक कोटिंग प्रक्रिया है जो गर्म सब्सट्रेट की सतह पर गैसीय रूप में आपूर्ति किए गए अभिकर्मकों के साथ थर्मल या विद्युत रूप से प्रेरित रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करती है। सीवीडी आमतौर पर वैक्यूम के तहत उच्च-गुणवत्ता, उच्च-प्रदर्शन, ठोस सामग्री का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक निक्षेपण विधि है। एक सक्रिय (गर्मी, प्रकाश, प्लाज्मा) वातावरण में गैसीय अभिकारकों के पृथक्करण या रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा पतली फिल्मों या कोटिंग्स का उत्पादन किया जाता है।
एपिटैक्सी का अर्थ है [जीजी] उद्धरण; शीर्ष पर [जीजी] उद्धरण; या" को" को सौंपा गया है, और एक प्रक्रिया का प्रतिनिधित्व करता है जिसमें एक परत दूसरी परत के ऊपर बनाई जाती है और इसकी क्रिस्टल संरचना को इनहेरिट करती है। यदि जमा परत एक ही सामग्री की है, तो सब्सट्रेट एक होमियोपिटैक्सी की बात करता है, अगर यह [जीजी] # 39; एक अन्य सामग्री है [जीजी] # 39; तथाकथित हेटेरोएपिटैक्सी। होमियोपिटैक्सी में सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया सिलिकॉन पर सिलिकॉन का जमाव है, हेटेरोएपिटैक्सी में आमतौर पर एक सिलिकॉन परत एक इन्सुलेटर पर जमा होती है जैसे ऑक्साइड (सिलिकॉन ऑन इंसुलेटर: SOI)। रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) एक कोटिंग प्रक्रिया है जो थर्मली का उपयोग करती है या गैसीय रूप में आपूर्ति किए गए अभिकर्मकों के साथ, गर्म सब्सट्रेट की सतह पर विद्युत रूप से प्रेरित रासायनिक प्रतिक्रियाएं। सीवीडी आमतौर पर वैक्यूम के तहत उच्च-गुणवत्ता, उच्च-प्रदर्शन, ठोस सामग्री का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक निक्षेपण विधि है। एक सक्रिय (गर्मी, प्रकाश, प्लाज्मा) वातावरण में गैसीय अभिकारकों के पृथक्करण या रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा पतली फिल्मों या कोटिंग्स का उत्पादन किया जाता है।
होमियोपिटैक्सी
प्रक्रिया के आधार पर, वेफर्स को वेफर निर्माता से एक एपिटैक्सियल परत (जैसे सीएमओएस तकनीक के लिए) के साथ वितरित किया जा सकता है, या चिप निर्माता को इसे स्वयं बनाना होगा (उदाहरण के लिए द्विध्रुवी प्रौद्योगिकी में)।
एपिटैक्टिकल परत उत्पन्न करने के लिए गैस के रूप में, शुद्ध हाइड्रोजन का उपयोग सिलाने (SiH4), डाइक्लोरोसिलेन (SiH .)2क्लोरीन2) या सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड (SiCl .)4) लगभग १००० डिग्री सेल्सियस पर, गैसें सिलिकॉन से अलग हो जाती हैं, जो वेफर सतह पर जमा हो जाती है। सिलिकॉन सब्सट्रेट की संरचना को विरासत में लेता है और ऊर्जा कारणों से परत दर परत क्रमिक रूप से बढ़ रहा है। एक पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन को विकसित नहीं करने के लिए, किसी को हमेशा सिलिकॉन परमाणुओं की कमी का सामना करना चाहिए, उदाहरण के लिए यह हमेशा थोड़ा कम सिलिकॉन उपलब्ध होता है क्योंकि सामग्री वास्तव में बढ़ सकती है। जब सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड का उपयोग किया जाता है, तो प्रतिक्रिया दो चरणों में होती है:
SiCl4+ H2→SiCl2+ 2HCl
2 सीसीएल2→सी + SiCl4
सब्सट्रेट [जीजी] # 39; के उन्मुखीकरण को प्राप्त करने के लिए सतह बिल्कुल स्पष्ट होनी चाहिए। तो कोई संतुलन प्रतिक्रिया का उपयोग कर सकता है। गैसों के अनुपात के आधार पर दोनों प्रतिक्रियाएं दूसरी दिशा में हो सकती हैं। यदि वायुमंडल में केवल कुछ ही हाइड्रोजन है, जैसे कि कच्चे सिलिकॉन के शुद्धिकरण के लिए ट्राइक्लोरोसिलेन प्रक्रिया में, उच्च क्लोरीन सांद्रता के कारण सामग्री को सिलिकॉन वेफर सतह से हटा दिया जाता है। केवल हाइड्रोजन वृद्धि की बढ़ती एकाग्रता के साथ ही प्राप्त किया जाता है।
SiCl . के साथ4जमा दर लगभग 1 से 2 माइक्रोन प्रति मिनट है। चूंकि मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन केवल नंगे सतह पर बढ़ता है, कुछ क्षेत्रों को ऑक्साइड के साथ मुखौटा किया जा सकता है जहां सिलिकॉन पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के रूप में बढ़ता है। हालाँकि, यह पॉलीसिलिकॉन बैकवर्ड-रनिंग रिएक्शन के माध्यम से सिंगल-क्रिस्टलीय सिलिकॉन की तुलना में बहुत आसानी से उकेरा जाता है। डिबोराने (बी2H6) या फॉस्फीन (PH .)3डोपिंग परत बनाने के लिए प्रक्रिया गैसों में जोड़ा जाता है, क्योंकि डोपिंग गैसें उच्च तापमान पर विघटित हो जाती हैं और डोपेंट क्रिस्टल जाली में शामिल हो जाते हैं।
होम-एपिटेक्टिकल लेयर्स बनाने की प्रक्रिया वैक्यूम वातावरण के तहत महसूस की जाती है। इसलिए मूल ऑक्साइड को हटाने के लिए प्रक्रिया कक्ष को 1200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, जो हमेशा सिलिकॉन सतह पर मौजूद होता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कम हाइड्रोजन सांद्रता के कारण सिलिकॉन की सतह पर एक बैक ईच होता है। इसका उपयोग वास्तविक प्रक्रिया शुरू होने से पहले सतह को साफ करने के लिए किया जा सकता है। यदि इस सफाई के बाद गैस की सघनता भिन्न होती है तो जमाव शुरू हो जाता है।
एपिटेक्टिकल प्रक्रियाओं के लिए एक बैरल रिएक्टर का चित्रण
वहां उच्च प्रक्रिया तापमान के कारण [जीजी] #39;सा सब्सट्रेट या अशुद्धियों में डोपेंट का प्रसार, जो पहले की प्रक्रियाओं में उपयोग किया गया है, सब्सट्रेट में जा सकता है। अगर SiH2क्लोरीन2या SiH4वहां उपयोग किया जाता है [जीजी] # 39; इतने उच्च तापमान की कोई आवश्यकता नहीं है, इसलिए इन गैसों का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है। सतह को साफ करने के लिए ईच बैक प्रक्रिया को प्राप्त करने के लिए, एचसीएल को अलग से जोड़ा जाना है। इस साइलेन्स का नुकसान यह है कि वे जमा होने से ठीक पहले वातावरण में रोगाणु बनाते हैं, और इस प्रकार परत की गुणवत्ता उतनी अच्छी नहीं होती जितनी कि SiCl के साथ होती है।4.
अक्सर ऐसी परतों की आवश्यकता होती है जो' सीधे सब्सट्रेट से नहीं बनाई जा सकतीं। सिलिकॉन नाइट्राइड या सिलिकॉन ऑक्सीनाइट्राइड की परतों को जमा करने के लिए गैसों का उपयोग करना पड़ता है जिसमें सभी आवश्यक घटक होते हैं। तापीय ऊर्जा के माध्यम से गैसों का अपघटन होता है। वह [जीजी] # 39; रासायनिक वाष्प चरण बयान का सिद्धांत है: सीवीडी। वेफर सतह' गैसों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है, लेकिन निचली परत के रूप में कार्य करती है। प्रक्रिया मापदंडों के आधार पर - दबाव, तापमान - सीवीडी विधि को विभिन्न तरीकों से विभाजित किया जा सकता है जिनकी परतें घनत्व और कवरेज में भिन्न होती हैं। यदि क्षैतिज सतहों पर वृद्धि ऊर्ध्वाधर सतहों पर उतनी ही अधिक है, तो निक्षेपण अनुरूप है।
अनुरूपता K ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज वृद्धि का अनुपात है,K = Rv/Rh. यदि बयान आदर्श नहीं है, तो अनुरूपता 1 से कम है (जैसेRv/Rh= 1/2 → K = 0.5) एक उच्च अनुरूपता केवल उच्च प्रक्रिया तापमान द्वारा प्राप्त की जा सकती है।
कल्पनीय प्रोफाइल
APCVD सामान्य दबाव (वायुमंडलीय दबाव) पर एक सीवीडी विधि है जिसका उपयोग डोप्ड और अनडोप्ड ऑक्साइड के जमाव के लिए किया जाता है। जमा ऑक्साइड का घनत्व कम होता है और अपेक्षाकृत कम तापमान के कारण कवरेज मध्यम होता है। उन्नत उपकरणों के कारण, APCVD एक पुनर्जागरण के दौर से गुजर रहा है। उच्च वेफर थ्रूपुट इस प्रक्रिया का एक बड़ा लाभ है।
प्रक्रिया गैसों के रूप में सिलेन SiH4(नाइट्रोजन N . के साथ अत्यधिक जलयुक्त2) और ऑक्सीजन O2उपयोग किया जाता है। गैसों को लगभग 400 डिग्री सेल्सियस पर थर्मल विघटित किया जाता है और वांछित फिल्म बनाने के लिए एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करता है।
सिहो4+ O2→सिओ2+ 2H2(T = 430°C, p = 105डिग्री पा)
जोड़ा गया ओजोन O3बेहतर अनुरूपता पैदा कर सकता है क्योंकि यह संचित कणों की गतिशीलता में सुधार करता है। ऑक्साइड झरझरा और विद्युत अस्थिर है और इसे उच्च तापमान प्रक्रिया द्वारा घनीभूत किया जा सकता है।
किनारों से बचने के लिए जिसके परिणामस्वरूप अतिरिक्त परतों के जमाव में कठिनाई हो सकती है, फॉस्फोरस सिलिकेट ग्लास (PSG) का उपयोग इंटरलेयर्स के लिए किया जाता है। इसलिए SiH . में फॉस्फीन मिलाया जाता है4और ओ2ताकि जमा ऑक्साइड में 4 से 8% फॉस्फोरस हो। फास्फोरस की एक उच्च मात्रा प्रवाह गुणों की उच्च वृद्धि की ओर ले जाती है, हालांकि, फॉस्फोरिक एसिड का गठन किया जा सकता है जो एल्यूमीनियम (कंडक्टर पथ) को खराब करता है।
क्योंकि एनीलिंग पहले की प्रक्रियाओं (जैसे डोपिंग) को प्रभावित करता है, केवल लंबे समय तक भट्ठी प्रक्रियाओं में एनीलिंग के बजाय शक्तिशाली आर्गन लैंप (कई हंड्रेट kW, 10s से कम, T=1100 ° C) के साथ छोटा तड़का किया जाता है।
पीएसजी बोरॉन के अनुरूप एक साथ जोड़ा जा सकता है (बोरॉन फास्फोरस सिलिकेट ग्लास, बीपीएसजी, 4% बी और 4% पी)।
एक क्षैतिज APCVD रिएक्टर का चित्रण
एलपीसीवीडी में वैक्यूम का प्रयोग किया जाता है। सिलिकॉन नाइट्राइड की पतली फिल्में (Si .)3N4), सिलिकॉन ऑक्सिनिट्राइड (SiON), SiO2अंड टंगस्टन (डब्ल्यू) बनाया जा सकता है। LPCVD प्रक्रियाएं लगभग 1 की उच्च अनुरूपता को सक्षम करती हैं। यह 10 से 100Pa (वायुमंडलीय दबाव=100.000Pa) के निम्न दबाव के कारण होता है, जो कणों की गैर-समान गति की ओर जाता है। कण टकराव के कारण फैलते हैं और ऊर्ध्वाधर सतहों के साथ-साथ क्षैतिज सतहों को भी कवर करते हैं। अनुरूपता 900 डिग्री सेल्सियस तक के उच्च तापमान द्वारा समर्थित है। APCVD की तुलना में घनत्व और स्थिरता बहुत अधिक है।
Si . के लिए प्रतिक्रियाएं3N4, सायन, सिओ2और टंगस्टन इस प्रकार हैं:
ए) सी3N4(850 डिग्री सेल्सियस): 4NH33SiH2क्लोरीन2→सि3N4+ 6HCl + 6H2
बी) सायन (900 डिग्री सेल्सियस): एनएच3+ सिह2क्लोरीन2+ N2O→सि3N4+ नेबेनप्रोडुक्ते
सी) एसआईओ2(७०० डिग्री सेल्सियस): सीओओ4C8H20→सिओ2+ नेबेनप्रोडुक्ते
डी) वोल्फ्राम (400 डिग्री सेल्सियस): डब्ल्यूएफ6+ 3H2→W + 6HF
गैसीय अग्रदूतों के विपरीत जो Si . के लिए उपयोग किए जाते हैं3N4SiO के लिए SiON और टंगस्टन, तरल टेट्राएथिल ऑर्थोसिलिकेट का उपयोग किया जाता है2. इसके अलावा अन्य तरल स्रोत हैं जैसे DTBS (SiH .)2C8H20) या टेट्रामेथिलसाइक्लोटेट्रासिलोक्सेन (TMTCS, Si .)4O4C4H16).
एक टंगस्टन फिल्म केवल नंगे सिलिकॉन पर बनाई जा सकती है। इसलिए यदि कोई सिलिकॉन सब्सट्रेट न हो तो सिलाने को जोड़ा जाना चाहिए।
TEOS फिल्मों के लिए LPCVD रिएक्टर का चित्रण
पीईसीवीडी 250 से 350 डिग्री सेल्सियस पर होता है। कम तापमान के कारण प्रक्रिया गैसों को थर्मल विघटित नहीं किया जा सकता है। उच्च आवृत्ति वोल्टेज के साथ, गैस प्लाज्मा अवस्था में बदल जाती है। प्लाज्मा ऊर्जावान होता है और सतह पर फैल जाता है। चूंकि धातुकरण, जैसे एल्यूमीनियम, उच्च तापमान के संपर्क में नहीं आ सकता है, पीईसीवीडी का उपयोग SiO . के लिए किया जाता है2और एसआई3N4धातु की परतों के ऊपर जमाव। SiH2Cl2 के बजाय Silane का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह कम तापमान पर विघटित हो जाता है। एलपीसीवीडी (0.6 से 0.8) में अनुरूपता उतनी अच्छी नहीं है, हालांकि, जमाव दर बहुत अधिक है (0.5 माइक्रोन प्रति मिनट)।
PECVD रिएक्टर का चित्रण
परमाणु परत जमाव (एएलडी) पतली फिल्मों के निर्माण के लिए एक संशोधित सीवीडी प्रक्रिया है। प्रक्रिया कई गैसों का उपयोग करती है जिन्हें बारी-बारी से प्रक्रिया कक्ष में ले जाया जाता है। प्रत्येक गैस इस तरह से प्रतिक्रिया करती है कि वर्तमान सतह संतृप्त हो जाती है, और इसलिए प्रतिक्रिया रुक जाती है। वैकल्पिक गैस इस सतह के साथ उसी तरह प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। इन गैसों की प्रतिक्रियाओं के बीच कक्ष को नाइट्रोजन या आर्गन जैसी अक्रिय गैस से शुद्ध किया जाता है। एक साधारण एएलडी प्रक्रिया इस तरह दिख सकती है:
पहली गैस के साथ सतह पर आत्म-सीमित प्रतिक्रिया
एक अक्रिय गैस के साथ शुद्धिकरण
दूसरी गैस के साथ सतह पर आत्म-सीमित प्रतिक्रिया
एक अक्रिय गैस के साथ शुद्धिकरण
एएलडी प्रक्रिया के लिए एक विशिष्ट उदाहरण एल्यूमीनियम ऑक्साइड का जमाव है, इसे ट्राइमेथिलएल्यूमिनियम (टीएमए, सी) के साथ महसूस किया जा सकता है।3H9अल) और पानी (एच .)2O).
पहला कदम हाइड्रोजन परमाणुओं का उन्मूलन है जो वेफर सतह पर ऑक्सीजन से बंधे होते हैं। मिथाइल समूह (CH .)3) TMA हाइड्रोजन के साथ क्रिया करके मीथेन (CH .) बनाता है4) शेष अणु असंतृप्त ऑक्सीजन के साथ बंध जाते हैं।
यदि ये परमाणु संतृप्त हैं, तो सतह पर कोई और TMA अणु प्रतिक्रिया नहीं कर सकता है।
कक्ष को शुद्ध किया जाता है और बाद में पानी की भाप को कक्ष में ले जाया जाता है। H . का कभी एक हाइड्रोजन परमाणु2ओ अणु अब मीथेन बनाने के लिए पूर्व जमा सतह परमाणुओं के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं, जबकि हाइड्रॉक्सिल आयन एल्यूमीनियम परमाणुओं के लिए बंधन है।
इसलिए, सतह पर नए हाइड्रोजन परमाणु होते हैं जो शुरुआत में टीएमए के साथ बाद के चरण में प्रतिक्रिया कर सकते हैं।
परमाणु परत निक्षेपण अन्य निक्षेपण तकनीकों की तुलना में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है, और इसलिए यह' पतली फिल्मों के निर्माण की एक बहुत ही महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। एएलडी के साथ भी 3-आयामी संरचनाओं को बहुत समान रूप से जमा किया जा सकता है। इन्सुलेट फिल्में संभव होने के साथ-साथ प्रवाहकीय भी हैं, जिन्हें अलग-अलग सबस्ट्रेट्स (अर्धचालक, पॉलिमर, ...) पर बनाया जा सकता है। फिल्म की मोटाई को चक्रों की संख्या से बहुत सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। चूंकि प्रतिक्रियाशील गैसों को एक साथ कक्ष में नहीं ले जाया जाता है, वे वास्तविक जमाव से ठीक पहले रोगाणु नहीं बना सकते हैं। इस प्रकार फिल्मों की गुणवत्ता बहुत अधिक है।
