LPCVD versus PECVD: temperatuur, kwaliteit, stapbedekking en stress
Beide zijn CVD-processen waarbij gasvormige precursors reageren tot een laag, maar de energie voor de reactie wordt op een andere manier toegevoerd. LPCVD laat de reactie in een oven onder verlaagde druk verlopen met alleen warmte bij ongeveer 600–800 °C, zodat een dichte laag met weinig waterstof ontstaat die ook over stappen gelijkmatig wordt afgezet. PECVD ontleedt de precursorgassen met een plasma, zodat bij een lage temperatuur van ongeveer 300–400 °C kan worden gedeponeerd, ook in stappen nadat de interconnect is gevormd. De laag bevat echter veel waterstof en heeft een lagere dichtheid.
| Kenmerk | LPCVD | PECVD |
|---|---|---|
| Energie voor de reactie | Alleen warmte | Een plasma (hoogfrequente ontlading) ontleedt en activeert de precursorgassen |
| Temperatuur (typisch bereik) | Ongeveer 600–800 °C | Ongeveer 300–400 °C |
| Druk (typisch bereik) | Enkele tientallen tot enkele honderden Pa | Ongeveer enkele honderden Pa |
| Verwerkingswijze | Batchverwerking in een verticale oven. Meer dan 100 wafers worden naast elkaar geplaatst en in één keer bedekt | Meestal single-wafer. Wafers worden één voor één verwerkt onder een showerhead-elektrode |
| Laagkwaliteit | Dicht, met een samenstelling dicht bij de stoichiometrie. Lage etssnelheid | Lagere dichtheid; de samenstelling wijkt gemakkelijk af. Hoge etssnelheid |
| Waterstofgehalte (voorbeeld: nitride) | Enkele procenten of minder | Ongeveer 10–30% in de vorm van Si-H en N-H |
| Stapbedekking | Door de oppervlaktereactiebeperking wordt de laag ook over stappen met bijna uniforme dikte afgezet | Vaak slechter dan LPCVD. Te verbeteren via precursors en procesomstandigheden |
| Laagstress | Nitride heeft een grote trekspanning van ongeveer 1 GPa. Dikke lagen scheuren gemakkelijk | Instelbaar van druk- tot trekspanning, onder meer via de verhouding tussen hoog- en laagfrequent vermogen |
| Doorvoer | Eén run duurt lang inclusief opwarmen en afkoelen, maar veel wafers worden tegelijk verwerkt | Hoge depositiesnelheid en korte verwerkingstijd per wafer |
| Toepasbare processtappen | Vóór de vorming van de interconnect (stappen die hoge temperatuur verdragen) | Ook na de vorming van de interconnect |
| Belangrijkste lagen en toepassingen | Polysilicium, nitride voor LOCOS- of STI-maskers en spacers, TEOS-oxide | Tussenlaagdiëlektrica, passiveringslagen, diffusiebarrières voor koper, SiON-antireflectielagen, hardmaskers |
De getalswaarden zijn typische ordegroottes en variëren per procesgeneratie en product.