Niedertemperaturprozess
Die Abscheidung bei 200–400 °C schont temperaturempfindliche Substrate und erlaubt das Aufbringen von Schichten nach der Metallisierung, ohne das Metall zu schädigen.
Prozess · Dünnschichtabscheidung
PECVD — plasmagestützte CVD
Niedertemperatur-plasmagestützte CVD von SiO₂, Si₃N₄, SiON und amorphem Silizium mit einstellbarem Brechungsindex und Schichtstress auf 100–300-mm-Wafern.
200–400°C Abscheidetemperatur
SiO₂ · SiNx · SiON · a-Si Schichtmaterialien
Tunable n & stress Brechungsindex & Stress
100mm–300mm Wafer-Größen
Übersicht
Plasmagestützte CVD (PECVD) nutzt ein HF-Plasma — typischerweise bei 13,56 MHz — um Precursorgase wie Silan (SiH₄), Lachgas (N₂O) und Ammoniak (NH₃) in der Kammer zu aktivieren und zu dissoziieren. Die entstehenden reaktiven Radikale reagieren auf der beheizten Waferoberfläche zu einer Dünnschicht, wodurch die Abscheidung bei weit niedrigeren Temperaturen als beim thermischen CVD abläuft.
Da das Plasma die Aktivierungsenergie liefert, scheiden sich PECVD-Schichten bei 200–400 °C statt der für LPCVD typischen 600–900 °C ab. Das ermöglicht Passivierungs- und Dielektrikumsabscheidung auf temperaturempfindlichen Substraten und auf Wafern mit vorhandener Metallisierung und erlaubt die Steuerung von Brechungsindex und Stress über Gasverhältnis und HF-Leistung.
Warum PECVD
Einstellbarer Index & Stress
Über das SiH₄/NH₃-Verhältnis und die HF-Leistung lässt sich der SiNx-Brechungsindex (≈1,85–2,10) einstellen und die Spannung von Druck- auf Zugspannung verschieben — nützlich für optische Schichten und Verzugskontrolle.
Gute Stufenbedeckung
Plasmagestützte Abscheidung bedeckt Stufen, Gräben und Strukturen moderaten Aspektverhältnisses konformer als PVD und eignet sich zuverlässig für Passivierung und TSV/TGV-Isolation.
Hoher Durchsatz
Höhere Abscheideraten als beim thermischen LPCVD halten Passivierungs- und ILD-Schritte auch bei Produktionsvolumen wirtschaftlich.
Abscheidbare Schichtmaterialien
PECVD wird für eine fokussierte Gruppe dielektrischer und halbleitender Schichten eingesetzt, deren Zusammensetzung, Brechungsindex und Stress über Gaschemie und Plasmabedingungen eingestellt werden.
| Film | Composition | Refractive index | Typical use |
|---|---|---|---|
| Silicon dioxide | SiO₂ | ≈ 1.46 | Interlayer dielectric, passivation, TSV/TGV isolation liner |
| Silicon nitride | Si₃N₄ / SiNx | 1.85–2.10 (tunable) | Passivation, moisture barrier, anti-reflective coating |
| Silicon oxynitride | SiON | tunable (SiO₂↔Si₃N₄) | Anti-reflective coating, graded-index layers |
| Amorphous silicon | a-Si:H | — | MEMS sacrificial layer, thin-film devices |
| Silicon carbide / DLC | SiC / DLC | — | Hard protective coatings |
Prozessfähigkeiten
| Parameter | Spezifikation |
|---|---|
| Deposition temperature | 200–400°C |
| Film thickness | 50nm–10μm |
| Refractive index (SiNx) | 1.85–2.10 (tunable) |
| Film stress | Compressive to tensile (tunable) |
| Uniformity | < 3% (1σ) |
| RF frequency | 13.56 MHz (HF), optional LF mixing |
| Step coverage | Conformal on moderate aspect-ratio features |
| Substrates | 100mm–300mm wafers, fragments |
Typische Anwendungen
Passivierung & Schutz
PECVD-Si₃N₄ bildet eine Feuchtigkeits- und Ionenmigrationsbarriere, die Bauelemente vor Umgebungseinflüssen und Kontamination durch bewegliche Ionen schützt.
Interlayer-Dielektrikum
Niedertemperatur-SiO₂ sorgt für elektrische Isolation zwischen Leiterebenen, ohne das Temperaturbudget des Metallstapels zu überschreiten.
Antireflexbeschichtungen
SiON- und Si₃N₄-Schichten mit abgestimmtem Index reduzieren Substratreflexion und stehende Wellen und verbessern die Linienbreitenkontrolle in der Fotolithografie.
Opfer- und Strukturschichten für MEMS
Amorphes Silizium und spannungsarmes Nitrid dienen als Opferschichten und Strukturmembranen in MEMS-Release- und Cantilever-Abläufen.
TSV-/TGV-Seitenwandisolation
Konformes PECVD-SiO₂ isoliert die Seitenwände von Through-Silicon- und Through-Glass-Vias vor der Barrieren- und Kupfermetallisierung.
Optische Beschichtungen & DBR
Abwechselnde Viertelwellenschichten aus SiO₂ und Si₃N₄ bilden verteilte Bragg-Reflektoren und andere optische Multischichten mit kontrolliertem Indexkontrast.
GINECHIP-PECVD-Fähigkeiten
GINECHIP betreibt PECVD als Teil eines integrierten Abscheideablaufs, sodass die abgeschiedene Schicht kompatibel zu den umgebenden Schritten aus Lithografie, Ätzen, Planarisierung und Bonden bleibt — ausgelegt, abgeschieden und verifiziert in einem Prozesskreislauf statt über mehrere Anbieter.
Schichtmaterialien
SiO₂, SiNx (Si₃N₄), SiON und hydriertes a-Si, optional SiC und DLC für harte Schutzbeschichtungen.
Index- & Stresskontrolle
Gasverhältnis und Zweifrequenz-HF stellen Brechungsindex und Stress von SiNx ein, verifiziert per spektroskopischer Ellipsometrie und Wafer-Bow-Messung auf Monitorwafern.
Messtechnik & Qualität
Ellipsometrie, Reflektometrie sowie Stress- und Gleichmäßigkeitsmessung begleiten jedes Los, gemäß ISO 9001:2015 und SEMI-Standards.
Integration & Skalierung
Von Einzel-Wafer-Engineering-Runs bis zur Pilotproduktion auf Fragmenten und 100–300-mm-Wafern, mit einem Konformitätszertifikat für den gesamten Prozessablauf.
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