Dépôt LPCVD d'oxydes
Le dépôt thermique d'oxyde est presque toujours réalisé à basse pression (LPCVD). Il existe plusieurs méthodes établies:
Dans le procédé LTO (low temperature oxid), le silane appauvri réagit avec l'oxygène à environ 430 °C (pyrolyse du silane) :
SiH4 + O2 → SiO2 + 2 H2
Malheureusement, cette réaction est contrôlée par diffusion, c.-à-d. que la concentration de gaz à proximité de la surface détermine la vitesse de dépôt. Comme les réactifs sont consommés pendant le dépôt, il est difficile de maintenir des conditions uniformes dans tout le réacteur. JTEKT (anciennement Koyo Thermo Systems) utilise donc des cages d'injection pour ce procédé afin de garantir que du gaz frais pénètre dans la chambre de tous les côtés simultanément. Ce n'est qu'ainsi qu'on obtient des films d'épaisseur uniforme sur tout le lot de plaquettes traitées.
À des températures plus élevées (900°C) on peut former du SiO2 dans le soi‑disant procédé HTO (high temperature oxid) à partir d'une combinaison de dichlorsilane SiH2Cl2 et de protoxyde d'azote N2O :
SiH2Cl2 + 2 N2O → SiO2 + produits de décomposition
Procédé TEOS. Un précurseur couramment utilisé pour déposer du dioxyde de silicium est le TEOS (tétraéthoxysilane), qui se décompose facilement par chauffage :
Si(OC2H5)4 → SiO2 + produits de décomposition
Dépôt LPCVD de nitrures
Nitrure LPCVD peut être déposé de manière très reproductible, avec une grande pureté et une excellente uniformité. Cela conduit à des couches avec de très bonnes propriétés électriques, une bonne recouvrement des bords, une grande stabilité thermique et de faibles vitesses d'attaque chimique. En revanche, le dépôt nécessite des températures élevées et est plus lent.
Le dépôt comporte plusieurs étapes : apport de gaz – adsorption des molécules à la surface – réaction des réactifs à la surface (sans participation des atomes du substrat) – désorption des sous‑produits. Comme la réaction de surface est limitante à la vitesse aux températures considérées (contrôlée par réaction), l'appauvrissement local des réactifs par consommation et l'apport de gaz frais jouent un rôle moindre. Il est donc possible, sans grand effort, de traiter de nombreuses plaquettes disposées en série dans le flux de gaz. La formation du nitrure de silicium se fait généralement à partir de dichlorsilane (DCS) et d'ammoniac à 700–850°C.
3 SiH2Cl2 + 4 NH3 → Si3N4 + 6 HCl + 6 H2
Dépôt LPCVD de polysilicium
Le polysilicium est obtenu par décomposition du silane à des températures de 600–700°C.
SiH4 → Si + 2 H2
Un dopage in situ peut être réalisé en ajoutant des gaz dopants tels que la phosphine PH3 ou le borane BH3. Dans ce cas, il faut garantir une concentration de dopant uniforme sur toute la longueur du four. Cela peut être assuré par l'utilisation d'injecteurs de gaz.
Dépôt LPCVD de métaux
De plus, LPCVD permet le dépôt de films métalliques minces et uniformes (par exemple le tungstène) à basse pression et haute température pour des applications microélectroniques :
WF6 + 3 H2 → W + 6 HF
