Das CVD-Verfahren für Silizium ist eine Methode zur Abscheidung von Schichten auf Siliziumbasis auf einem Substrat. Dies geschieht durch eine chemische Reaktion zwischen gasförmigen Ausgangsstoffen bei erhöhten Temperaturen. Dieses Verfahren wird in der Halbleiterindustrie häufig zur Abscheidung von Materialien wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und Siliziumkarbid verwendet.
Die 6 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Einführung von Vorläufersubstanzen
Beim CVD-Verfahren werden zwei oder mehr gasförmige Ausgangsstoffe, die so genannten Precursor, in eine Reaktionskammer eingeleitet. Diese Ausgangsstoffe sind in der Regel flüchtig und können Verbindungen wie Silan (SiH4) für die Siliziumabscheidung oder Stickstoff für die Siliziumnitridbildung enthalten.
2. Chemische Reaktion
Die Ausgangsstoffe reagieren im Reaktor chemisch miteinander. Diese Reaktion findet an der Oberfläche der Siliziumscheiben statt, wo die Gase absorbiert werden und zu einem neuen Material reagieren. Bei der Abscheidung von Siliziumnitrid (Si3N4) reagieren beispielsweise Silan und Stickstoff, um den Film zu bilden.
3. Abscheidung des Films
Die Reaktion führt zur Abscheidung eines dünnen Films auf der Oberfläche des Wafers. Die Eigenschaften dieser Schicht, wie z. B. ihre Zusammensetzung, Qualität und kristalline Struktur, werden durch die Abscheidungsbedingungen wie Temperatur, Druck und die Art der verwendeten Vorläuferstoffe beeinflusst.
4. Beseitigung von Nebenprodukten
Im Verlauf der Reaktion entstehen flüchtige Nebenprodukte. Diese Nebenprodukte werden in regelmäßigen Abständen durch einen Gasstrom aus der Reaktionskammer entfernt, um sicherzustellen, dass sie den Abscheidungsprozess nicht beeinträchtigen.
5. Arten der CVD
Je nach dem Druck, bei dem die Abscheidung erfolgt, kann das Verfahren als APCVD (Atmosphärendruck-CVD) oder LPCVD (Niederdruck-CVD) bezeichnet werden. LPCVD ermöglicht in der Regel eine bessere Gleichmäßigkeit und eine höhere Qualität der Schichten, erfordert jedoch eine strengere Kontrolle der Prozessbedingungen.
6. Anwendungen
Die durch CVD abgeschiedenen Schichten werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, insbesondere in der Halbleiterindustrie, wo sie als Isolierschichten, Passivierungsschichten oder Gate-Dielektrika dienen. Der hohe elektrische Widerstand von CVD-abgeschiedenem Siliciumdioxid macht es beispielsweise ideal für den Einsatz in integrierten Schaltkreisen (ICs) und mikroelektromechanischen Systemen (MEMS).
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