La deposición de polisilicio en Chemical Vapor Deposition (CVD) es un proceso crítico en la industria de los semiconductores. Consiste en la descomposición térmica de silano (SiH4) o triclorosilano (SiHCl3) a altas temperaturas para formar silicio policristalino.
5 pasos clave en el proceso de deposición de polisilicio
1. Reactivos y reacciones
Los principales reactivos utilizados para la deposición de polisilicio son el silano (SiH4) y el triclorosilano (SiHCl3).
Las reacciones químicas implicadas son:
- SiHCl3 → Si + Cl2 + HCl
- SiH4 → Si + 2 H2
Estas reacciones son exotérmicas y dan lugar a la deposición de silicio sobre un sustrato. Se liberan subproductos como cloruro de hidrógeno (HCl), cloro (Cl2) e hidrógeno (H2).
2. Condiciones de deposición
El proceso suele realizarse en sistemas de deposición química en fase vapor a baja presión (LPCVD).
Estos sistemas funcionan a presiones más bajas en comparación con el CVD a presión atmosférica, lo que mejora la uniformidad y conformalidad de la película depositada.
El rango de temperatura típico para la deposición de polisilicio se sitúa entre 600 y 650 °C. Esta temperatura es suficiente para descomponer el silano o triclorosilano sin causar daños significativos al sustrato o a otras capas ya depositadas.
3. Velocidad de crecimiento y control
La velocidad de crecimiento del polisilicio en CVD puede controlarse ajustando los parámetros del proceso, como la temperatura, la presión y los caudales de los gases precursores.
Un proceso alternativo consiste en utilizar una solución a base de hidrógeno, que reduce la velocidad de crecimiento pero requiere un aumento de la temperatura hasta 850 o incluso 1050 °C para mantener la eficacia de la deposición.
4. Dopado
El polisilicio puede doparse durante el proceso de deposición introduciendo en la cámara de CVD gases dopantes como la fosfina (para el dopaje de tipo n), la arsina (para el dopaje de tipo n) o el diborano (para el dopaje de tipo p).
La elección del dopante y su concentración pueden afectar significativamente a las propiedades eléctricas de la película de polisilicio.
5. Calidad y aplicaciones
El polisilicio depositado mediante CVD se utiliza ampliamente en la industria de los semiconductores para diversas aplicaciones, como células solares, circuitos integrados y sistemas microelectromecánicos (MEMS).
La calidad de la película de polisilicio depende de los parámetros del proceso y de la limpieza del entorno de deposición.
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