La deposición de silicio es un proceso en el que se aplican finas capas de silicio sobre sustratos como el silicio o el vidrio.
Esto se hace mediante métodos físicos o químicos.
Las principales técnicas utilizadas son el depósito físico en fase vapor (PVD) y el depósito químico en fase vapor (CVD).
El grosor de estas capas puede oscilar entre unos pocos nanómetros y varios micrómetros.
¿Cuál es el proceso de deposición del silicio? Explicación de 7 pasos clave
1. Deposición química en fase vapor (CVD) para el depósito de silicio
El CVD es un método muy utilizado para depositar capas de silicio.
Consiste en la pirólisis o descomposición térmica de silano (SiH4).
Como resultado, se deposita silicio sólido sobre el sustrato con hidrógeno como gas de escape.
El proceso suele realizarse en un horno de deposición química en fase vapor a baja presión (LPCVD) de pared caliente.
Los ingenieros suelen diluir el silano con un gas portador de hidrógeno para suprimir la descomposición del silano en fase gaseosa.
Esto ayuda a prevenir la rugosidad de la película debido a la caída de partículas de silicio sobre la película en crecimiento.
2. Deposición de polisilicio
El polisilicio se forma mediante este proceso.
Su resistividad es mayor que la del silicio monocristalino al mismo nivel de dopaje.
La mayor resistividad se debe a que los dopantes se segregan a lo largo de los límites de grano.
Esto reduce el número de átomos dopantes dentro de los granos.
Los defectos en estos límites también reducen la movilidad de los portadores.
Los límites de grano contienen muchos enlaces colgantes que pueden atrapar portadores libres.
3. Reacciones alternativas para el depósito de nitruro de silicio (SiNH)
En plasma, el nitruro de silicio puede depositarse utilizando dos reacciones que implican silano (SiH4) y nitrógeno (N2) o amoníaco (NH3).
Estas películas tienen menor tensión de tracción, pero presentan peores propiedades eléctricas en términos de resistividad y rigidez dieléctrica.
4. Deposición de metales en CVD
El CVD también se utiliza para depositar metales como el tungsteno, el aluminio y el cobre.
Estos metales son cruciales para formar contactos conductores y conectores en dispositivos semiconductores.
La deposición de tungsteno, por ejemplo, puede lograrse utilizando hexafluoruro de tungsteno (WF6) mediante diferentes reacciones.
Otros metales como el molibdeno, el tantalio, el titanio y el níquel también se depositan mediante CVD.
A menudo forman siliciuros útiles cuando se depositan sobre silicio.
5. Deposición de dióxido de silicio
El dióxido de silicio se deposita utilizando una combinación de gases precursores de silicio, como diclorosilano o silano, y precursores de oxígeno, como oxígeno y óxido nitroso.
Este proceso tiene lugar a bajas presiones.
Es crucial para preparar la química de la superficie y garantizar la pureza de la capa depositada.
6. Proceso general y consideraciones
El proceso CVD comienza con un sustrato de dióxido de silicio depositado sobre una membrana de acero inoxidable.
El proceso implica la deshidratación térmica para eliminar las impurezas de oxígeno.
Para preparar la superficie es necesario calentarla a altas temperaturas.
El control de la temperatura del sustrato es fundamental no sólo durante la deposición, sino también durante el enfriamiento.
El enfriamiento puede durar entre 20 y 30 minutos, dependiendo del material del sustrato.
Este método es favorecido por su reproducibilidad y capacidad de producir películas delgadas de alta calidad.
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