La deposizione di polisilicio nella deposizione chimica da vapore (CVD) è un processo fondamentale nell'industria dei semiconduttori. Comporta la decomposizione termica di silano (SiH4) o triclorosilano (SiHCl3) ad alte temperature per formare silicio policristallino.
5 fasi chiave del processo di deposizione del polisilicio
1. Reattanti e reazioni
I reagenti principali utilizzati per la deposizione del polisilicio sono il silano (SiH4) e il triclorosilano (SiHCl3).
Le reazioni chimiche coinvolte sono:
- SiHCl3 → Si + Cl2 + HCl
- SiH4 → Si + 2 H2
Queste reazioni sono esotermiche e portano alla deposizione di silicio su un substrato. Vengono rilasciati sottoprodotti come cloruro di idrogeno (HCl), cloro (Cl2) e idrogeno (H2).
2. Condizioni di deposizione
Il processo viene solitamente eseguito in sistemi di deposizione da vapore chimico a bassa pressione (LPCVD).
Questi sistemi operano a pressioni inferiori rispetto alla CVD a pressione atmosferica, migliorando l'uniformità e la conformità del film depositato.
L'intervallo di temperatura tipico per la deposizione del polisilicio è compreso tra 600 e 650 °C. Questa temperatura è sufficiente per decomporre il polisilicio. Questa temperatura è sufficiente per decomporre il silano o il triclorosilano senza causare danni significativi al substrato o agli altri strati già depositati.
3. Velocità di crescita e controllo
Il tasso di crescita del polisilicio in CVD può essere controllato regolando i parametri del processo, come la temperatura, la pressione e le portate dei gas precursori.
Un processo alternativo prevede l'utilizzo di una soluzione a base di idrogeno, che riduce il tasso di crescita ma richiede un aumento della temperatura a 850 o addirittura 1050 °C per mantenere l'efficienza di deposizione.
4. Doping
Il polisilicio può essere drogato durante il processo di deposizione introducendo nella camera CVD gas droganti come fosfina (per il drogaggio di tipo n), arsina (per il drogaggio di tipo n) o diborano (per il drogaggio di tipo p).
La scelta del drogante e la sua concentrazione possono influenzare significativamente le proprietà elettriche del film di polisilicio.
5. Qualità e applicazioni
Il polisilicio depositato mediante CVD è ampiamente utilizzato nell'industria dei semiconduttori per varie applicazioni, tra cui celle solari, circuiti integrati e sistemi microelettromeccanici (MEMS).
La qualità del film di polisilicio dipende dai parametri del processo e dalla pulizia dell'ambiente di deposizione.
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