Die chemische Niederdruck-Gasphasenabscheidung (LPCVD) arbeitet in der Regel zwischen 0,1 und 10 Torr.
Dieser Bereich wird als mittleres Vakuum betrachtet.
Er hat erheblichen Einfluss auf den Abscheidungsprozess und die Qualität der erzeugten Schichten.
Erläuterung des Druckbereichs
1.0,1 bis 10 Torr:
Dieser Druckbereich ist deutlich niedriger als der Atmosphärendruck, der etwa 760 Torr beträgt.
Die Niederdruckumgebung in LPCVD-Anlagen ist aus mehreren Gründen entscheidend:
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Verbesserte Gasdiffusion: Bei niedrigerem Druck erhöhen sich der Gasdiffusionskoeffizient und die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle.
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Diese Verbesserung ermöglicht eine gleichmäßigere Schichtabscheidung auf dem Substrat.
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Die Reaktionsgase können sich gleichmäßiger über die Oberfläche verteilen.
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Verbesserte Gleichmäßigkeit des Films: Die höhere mittlere freie Weglänge und die höheren Diffusionsraten bei niedrigen Drücken führen zu einer gleichmäßigeren Schichtdicke und einem gleichmäßigeren spezifischen Widerstand auf dem Wafer.
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Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für die Herstellung hochwertiger Halbleiterbauelemente.
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Effiziente Beseitigung von Nebenprodukten: Der niedrige Druck erleichtert die schnelle Entfernung von Verunreinigungen und Reaktionsnebenprodukten aus dem Substrat.
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Dies verringert die Wahrscheinlichkeit von Selbstdotierung und verbessert die allgemeine Reinheit der abgeschiedenen Schichten.
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Geringerer Bedarf an Trägergasen: LPCVD-Systeme arbeiten effektiv ohne den Einsatz von Trägergasen.
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Dies kann zusätzliche Verunreinigungsrisiken mit sich bringen.
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Der geringere Bedarf an Trägergasen vereinfacht den Prozess und senkt das Potenzial für Partikelkontaminationen.
Betriebliche Details
LPCVD-Anlagen sind so konzipiert, dass sie diese niedrigen Drücke mit Hilfe von Vakuumpumpen und Druckregelungssystemen aufrechterhalten.
Die bei der LPCVD eingesetzten Reaktoren können unterschiedlich sein, z. B. widerstandsbeheizte Heißwand-Rohrreaktoren, vertikale Durchfluss-Batch-Reaktoren und Single-Wafer-Reaktoren.
Historisch gesehen waren horizontale Heißwand-Röhrenreaktoren vorherrschend, insbesondere in der zweiten Hälfte des 20.
Diese Systeme umfassen häufig Zonen, die einzeln gesteuert werden können, um die Gleichmäßigkeit auf dem Wafer zu verbessern - ein entscheidender Faktor bei der Halbleiterherstellung.
Anwendungen und Vorteile
Die LPCVD wird in der Halbleiterindustrie in großem Umfang für die Abscheidung dünner Schichten eingesetzt.
Dies gilt insbesondere für Anwendungen wie Widerstände, Kondensator-Dielektrika, MEMS und Antireflexionsbeschichtungen.
Zu den Vorteilen der LPCVD gehören der relativ einfache Aufbau, die hervorragende Wirtschaftlichkeit, der hohe Durchsatz und die gute Gleichmäßigkeit.
Allerdings können diese Systeme anfällig für Partikelverunreinigungen sein, was eine häufige Reinigung erforderlich macht.
Möglicherweise sind Anpassungen erforderlich, um die Auswirkungen der Gasverarmung bei langen Beschichtungsläufen zu kompensieren.
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