Deposición LPCVD de óxidos
La deposición térmica de óxido casi siempre se lleva a cabo a baja presión (LPCVD). Existen varios métodos establecidos:
En el proceso LTO (low temperature oxid, óxido a baja temperatura), el silano empobrecido reacciona con el oxígeno a aproximadamente 430 °C (pirólisis del silano):
SiH4 + O2 → SiO2 + 2 H2
Desafortunadamente, esta reacción está limitada por difusión, es decir, la concentración de gas cerca de la superficie determina la velocidad de deposición. Dado que los reactivos se consumen durante la deposición, es difícil mantener condiciones uniformes en todo el reactor. Por ello JTEKT (anteriormente Koyo Thermo Systems) utiliza jaulas de inyección para este proceso que aseguran que gas fresco fluya a la cámara desde todos los lados simultáneamente. Solo así se pueden obtener capas de espesor uniforme en todo el lote de obleas procesadas.
A temperaturas más altas (900°C) es posible formar SiO2 en el llamado proceso HTO (high temperature oxid) a partir de una combinación de diclorosilano SiH2Cl2 y óxido nitroso N2O:
SiH2Cl2 + 2 N2O → SiO2 + productos de descomposición
Proceso TEOS. Un precursor muy utilizado para la deposición de dióxido de silicio es TEOS (tetraetoxisilano), que se descompone térmicamente con facilidad:
Si(OC2H5)4 → SiO2 + productos de descomposición
Deposición LPCVD de nitruros
Nitruro LPCVD puede depositarse de forma muy reproducible, con alta pureza y uniformidad. Esto produce capas con excelentes propiedades eléctricas, buena cobertura de bordes, alta estabilidad térmica y bajas tasas de ataque químico. Sin embargo, la deposición requiere temperaturas elevadas y es más lenta.
La deposición consta de varios pasos: suministro de gas – adsorción de moléculas en la superficie – reacción de los reactivos en la superficie (sin participación de los átomos del sustrato) – desorción de subproductos. Como la reacción en la superficie es la limitante de velocidad a las temperaturas empleadas (controlada por reacción), la disminución local de reactivos por consumo y el suministro de gas fresco juegan un papel menor. Por ello es posible procesar sin gran esfuerzo muchas obleas colocadas en serie en el flujo de gas. La formación de nitruro de silicio se realiza habitualmente a partir de diclorosilano (DCS) y amoníaco a 700–850°C.
3 SiH2Cl2 + 4 NH3 → Si3N4 + 6 HCl + 6 H2
Deposición LPCVD de polisilicio
El polisilicio se obtiene por descomposición del silano a temperaturas de 600–700°C.
SiH4 → Si + 2 H2
El dopado in situ puede lograrse añadiendo gases dopantes como fosfina PH3 o borano BH3. En este caso debe garantizarse que la concentración de dopante sea uniforme a lo largo de todo el tubo. Esto puede lograrse mediante el uso de inyectores de gas.
Deposición LPCVD de metales
Además, LPCVD permite depositar películas metálicas finas y uniformes (por ejemplo, tungsteno) a baja presión y alta temperatura para aplicaciones microelectrónicas:
WF6 + 3 H2 → W + 6 HF
