1. Bubuka
Prosés napelkeun zat (bahan baku) kana beungeut bahan substrat ku métode fisik atawa kimia disebut tumuwuhna film tipis.
Numutkeun prinsip kerja anu béda, déposisi pilem ipis sirkuit terpadu tiasa dibagi kana:
-Deposisi Uap Fisik (PVD);
-Deposisi Uap Kimia (CVD);
- Extension.
2. Prosés Tumuwuh Film Ipis
2.1 Déposisi uap fisik sareng prosés sputtering
Prosés déposisi uap fisik (PVD) ngarujuk kana pamakean metode fisik sapertos évaporasi vakum, sputtering, palapis plasma sareng epitaxy sinar molekular pikeun ngabentuk pilem ipis dina permukaan wafer.
Dina industri VLSI, téknologi PVD anu paling seueur dianggo nyaéta sputtering, anu biasana dianggo pikeun éléktroda sareng sambungan logam tina sirkuit terpadu. Sputtering mangrupikeun prosés dimana gas langka [sapertos argon (Ar)] diionisasi janten ion (sapertos Ar +) dina kaayaan médan listrik éksternal dina kaayaan vakum anu luhur, sareng ngabom sumber target bahan dina lingkungan tegangan tinggi, knocking kaluar atom atawa molekul bahan target, lajeng anjog di beungeut wafer pikeun ngabentuk pilem ipis sanggeus prosés hiber bébas tabrakan. Ar boga sipat kimiawi stabil, sarta ion na moal meta kimiawi jeung bahan target na pilem. Nalika chip sirkuit terpadu asup kana jaman interkonéksi tambaga 0.13μm, lapisan bahan penghalang tambaga ngagunakeun pilem titanium nitride (TiN) atanapi tantalum nitride (TaN). Paménta pikeun téknologi industri parantos ngamajukeun panalungtikan sareng pamekaran téknologi sputtering réaksi kimia, nyaéta, dina kamar sputtering, salian Ar, aya ogé nitrogén gas réaktif (N2), sahingga Ti atanapi Ta dibombardir ti bahan target Ti atanapi Ta meta jeung N2 pikeun ngahasilkeun film TiN atanapi TaN diperlukeun.
Aya tilu metode sputtering anu biasa dianggo, nyaéta DC sputtering, RF sputtering sareng magnetron sputtering. Nalika integrasi sirkuit terpadu terus ningkat, jumlah lapisan kabel logam multi-lapisan ningkat, sareng aplikasi téknologi PVD janten langkung seueur. Bahan PVD kalebet Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2, jsb.
PVD na sputtering prosés biasana réngsé dina chamber réaksi kacida disegel ku gelar vakum 1 × 10-7 mun 9 × 10-9 Torr, nu bisa mastikeun purity gas salila réaksi; dina waktos anu sareng, hiji tegangan tinggi éksternal diperlukeun pikeun ionize gas langka pikeun ngahasilkeun tegangan cukup luhur pikeun bombard udagan. Parameter utama pikeun ngevaluasi prosés PVD sareng sputtering kalebet jumlah lebu, ogé nilai résistansi, kaseragaman, ketebalan pantulan sareng setrés pilem anu kabentuk.
2.2 Deposisi Uap Kimia jeung Prosés Sputtering
Déposisi uap kimia (CVD) nujul kana téknologi prosés dimana rupa-rupa réaktan gas kalayan tekanan parsial anu béda-béda meta sacara kimia dina suhu sareng tekanan anu tangtu, sareng zat padet anu dihasilkeun disimpen dina permukaan bahan substrat pikeun kéngingkeun ipis anu dipikahoyong. pilem. Dina prosés manufaktur sirkuit terpadu tradisional, bahan pilem ipis anu dicandak umumna sanyawa sapertos oksida, nitrida, karbida, atanapi bahan sapertos silikon polikristalin sareng silikon amorf. Pertumbuhan epitaxial selektif, anu langkung sering dianggo saatos titik 45nm, sapertos sumber sareng solokan SiGe atanapi pertumbuhan epitaxial selektif Si, ogé téknologi CVD.
Téknologi ieu tiasa terus ngabentuk bahan kristal tunggal tina jinis anu sami atanapi sami sareng kisi asli dina substrat kristal tunggal silikon atanapi bahan sanésna sapanjang kisi asli. CVD loba dipaké dina tumuwuhna film diéléktrik insulating (kayaning SiO2, Si3N4 na SiON, jsb) jeung pilem logam (kayaning tungsten, jsb).
Sacara umum, dumasar kana klasifikasi tekanan, CVD tiasa dibagi kana déposisi uap kimia tekanan atmosfir (APCVD), déposisi uap kimia tekanan sub-atmosfir (SAPCVD) sareng déposisi uap kimia tekanan rendah (LPCVD).
Numutkeun klasifikasi suhu, CVD bisa dibagi kana suhu luhur / suhu low oksida pilem déposisi uap kimia (HTO / LTO CVD) jeung gancang déposisi uap kimia termal (Rapid Thermal CVD, RTCVD);
Numutkeun sumber réaksi, CVD bisa dibagi kana CVD basis silane, CVD basis poliéster (TEOS basis CVD) jeung logam déposisi uap kimiawi organik (MOCVD);
Numutkeun klasifikasi énergi, CVD tiasa dibagi kana déposisi uap kimia termal (Thermal CVD), déposisi uap kimia plasma ditingkatkeun (Plasma Enhanced CVD, PECVD) sareng déposisi uap kimia plasma dénsitas luhur (High Density Plasma CVD, HDPCVD). Anyar-anyar ieu, déposisi uap kimia anu tiasa dialirkeun (Flowable CVD, FCVD) kalayan kamampuan ngeusian gap anu saé ogé parantos dikembangkeun.
Film anu dipelak CVD anu béda-béda gaduh sipat anu béda (sapertos komposisi kimia, konstanta diéléktrik, tegangan, setrés sareng tegangan ngarecahna) sareng tiasa dianggo nyalira dumasar kana syarat prosés anu béda (sapertos suhu, sinyalna léngkah, syarat ngeusian, jsb.).
2.3 Prosés déposisi lapisan atom
Déposisi lapisan atom (ALD) nujul kana déposisi atom lapisan demi lapisan dina bahan substrat ku cara tumuwuh hiji lapisan film atom ku lapisan. A ALD has ngadopsi métode inputting prékursor gas kana reaktor dina ragam pulsed bolak.
Contona, kahiji, prékursor réaksi 1 diwanohkeun kana beungeut substrat, sarta sanggeus adsorption kimiawi, lapisan atom tunggal kabentuk dina beungeut substrat; lajeng prékursor 1 sésana dina beungeut substrat sarta dina chamber réaksi ngompa kaluar ku pompa hawa; lajeng prékursor réaksi 2 diwanohkeun kana beungeut substrat, sarta kimiawi meta jeung prékursor 1 adsorbed dina beungeut substrat pikeun ngahasilkeun bahan pilem ipis pakait jeung produk samping pakait dina beungeut substrat; nalika prékursor 1 meta lengkep, réaksina bakal otomatis nungtungan, nu mangrupakeun ciri timer ngawatesan ALD, lajeng réaktan sésana jeung ku-produk anu sasari pikeun nyiapkeun tahap salajengna tumuwuhna; ku repeating prosés di luhur terus, déposisi bahan pilem ipis tumuwuh lapisan ku lapisan kalawan atom tunggal bisa dihontal.
Duanana ALD sareng CVD mangrupikeun cara ngawanohkeun sumber réaksi kimia gas pikeun ngaréaksikeun kimiawi dina permukaan substrat, tapi bédana nyaéta sumber réaksi gas tina CVD henteu gaduh ciri pertumbuhan mandiri. Ieu tiasa katingali yén konci pikeun ngembangkeun téknologi ALD nyaéta mendakan prékursor anu gaduh sipat réaksi anu ngawatesan diri.
2.4 Prosés Epitaxial
Prosés epitaxial nujul kana prosés tumuwuhna lapisan kristal tunggal lengkep maréntahkeun dina substrat. Sacara umum, prosés épitaxial nyaéta tumuwuh lapisan kristal kalayan orientasi kisi anu sami sareng substrat aslina dina substrat kristal tunggal. Prosés epitaxial loba dipaké dina manufaktur semikonduktor, kayaning wafers silikon epitaxial dina industri sirkuit terpadu, sumber embedded na solokan tumuwuhna epitaxial transistor MOS, tumuwuhna epitaxial on substrat LED, jsb.
Nurutkeun kana kaayaan fase béda tina sumber tumuwuhna, métode tumuwuhna epitaxial bisa dibagi kana epitaxy fase padet, fase cair epitaxy, sarta fase uap epitaxy. Dina manufaktur sirkuit terpadu, metode epitaxial anu biasa dianggo nyaéta epitaksi fase padet sareng epitaksi fase uap.
Epitaxy fase padet: nujul kana tumuwuhna lapisan kristal tunggal dina substrat ngagunakeun sumber padet. Salaku conto, annealing termal saatos implantasi ion saleresna mangrupikeun prosés epitaksi fase padet. Salila implantasi ion, atom silikon tina wafer silikon dibombardir ku ion tanaga tinggi, ninggalkeun posisi kisi aslina tur jadi amorf, ngabentuk lapisan silikon amorf permukaan. Sanggeus anil termal suhu luhur, atom amorf balik deui ka posisi kisi maranéhanana sarta tetep konsisten jeung orientasi kristal atom di jero substrat.
Metodeu tumuwuhna epitaxy fase uap kaasup epitaxy fase uap kimia, epitaxy balok molekul, epitaxy lapisan atom, jsb Dina manufaktur sirkuit terpadu, epitaxy fase uap kimia anu paling ilahar dipake. Prinsip epitaksi fase uap kimia dina dasarna sami sareng déposisi uap kimia. Duanana nyaéta prosés nu deposit film ipis ku kimiawi ngaréaksikeun dina beungeut wafers sanggeus campur gas.
Bédana téh sabab epitaxy fase uap kimia tumuwuh hiji lapisan kristal tunggal, éta boga syarat luhur pikeun eusi najis dina alat-alat jeung kabersihan beungeut wafer. Prosés silikon epitaxial fase uap kimia mimiti kedah dilaksanakeun dina kaayaan suhu anu luhur (leuwih ti 1000°C). Kalayan perbaikan alat-alat prosés, khususna nyoko kana téknologi ruang bursa vakum, kabersihan rohangan alat sareng permukaan wafer silikon parantos ningkat pisan, sareng epitaxy silikon tiasa dilaksanakeun dina suhu anu langkung handap (600-700 °). C). Prosés wafer silikon epitaxial nyaéta tumuwuh lapisan silikon kristal tunggal dina beungeut wafer silikon.
Dibandingkeun jeung substrat silikon aslina, lapisan silikon epitaxial boga purity luhur sarta defects kisi pangsaeutikna, kukituna ngaronjatkeun ngahasilkeun manufaktur semikonduktor. Sajaba ti éta, ketebalan tumuwuhna sarta konsentrasi doping tina lapisan silikon epitaxial tumuwuh dina wafer silikon bisa flexibly dirancang, nu brings kalenturan kana desain alat, kayaning ngurangan résistansi substrat jeung enhancing isolasi substrat. Prosés épitaxial sumber-solokan anu dipasang nyaéta téknologi anu seueur dianggo dina titik téknologi logika canggih.
Ieu nujul kana prosés epitaxially tumuwuh doped germanium silikon atawa silikon di sumber na solokan wewengkon transistor MOS. Kauntungan utama tina ngawanohkeun prosés epitaxial sumber-solokan anu diselapkeun diantarana: tumuwuh lapisan pseudocrystalline anu ngandung setrés kusabab adaptasi kisi, ningkatkeun mobilitas pamawa saluran; doping in-situ tina sumber na solokan bisa ngurangan lalawanan parasit tina simpang sumber-solokan sarta ngurangan defects tina implantation ion énergi tinggi.
3. alat-alat tumuwuh pilem ipis
3.1 Parabot évaporasi vakum
Évaporasi vakum nyaéta métode palapis nu heats bahan padet dina chamber vakum ngabalukarkeun aranjeunna menguap, vaporize atanapi sublimate, lajeng ngembun tur deposit dina beungeut bahan substrat dina suhu nu tangtu.
Biasana diwangun ku tilu bagian, nyaéta sistem vakum, sistem évaporasi sareng sistem pemanasan. Sistem vakum diwangun ku pipa vakum sareng pompa vakum, sareng fungsi utamina nyaéta nyayogikeun lingkungan vakum anu mumpuni pikeun évaporasi. Sistem évaporasi diwangun ku méja évaporasi, komponén pemanasan sareng komponén pangukuran suhu.
Bahan udagan pikeun ngejat (sapertos Ag, Al, jsb) disimpen dina méja évaporasi; komponén pemanasan sarta pangukuran suhu nyaéta sistem loop katutup dipaké pikeun ngadalikeun hawa évaporasi pikeun mastikeun évaporasi lemes. Sistem pemanasan diwangun ku tahap wafer sareng komponén pemanasan. Tahap wafer dianggo pikeun nempatkeun substrat dimana pilem ipis kedah ngejat, sareng komponén pemanasan dianggo pikeun ngawujudkeun pemanasan substrat sareng kontrol eupan balik pangukuran suhu.
Lingkungan vakum mangrupikeun kaayaan anu penting pisan dina prosés évaporasi vakum, anu aya hubunganana sareng laju évaporasi sareng kualitas pilem. Upami darajat vakum henteu nyumponan sarat, atom atanapi molekul anu ngejat bakal sering tabrakan sareng molekul gas sésa-sésa, ngajantenkeun jalur bébas rata-rata langkung alit, sareng atom atanapi molekul bakal paburencay parah, ku kituna ngarobih arah gerak sareng ngirangan pilem. laju formasi.
Sajaba ti éta, alatan ayana residual molekul gas impurity, pilem disimpen ieu serius kacemar sarta kualitas goréng, utamana lamun laju naékna tekanan tina chamber teu minuhan standar jeung aya leakage, hawa bakal bocor kana chamber vakum. , nu bakal boga dampak serius dina kualitas pilem.
Karakteristik struktural alat évaporasi vakum nangtukeun yén uniformity palapis dina substrat badag-ukuran goréng. Dina raraga ngaronjatkeun uniformity anak, métode ngaronjatkeun jarak sumber-substrat jeung puteran substrat umumna diadopsi, tapi ngaronjatna jarak sumber-substrat bakal kurban laju tumuwuh sarta purity pilem. Dina waktu nu sarua, alatan kanaékan spasi vakum, laju utilization bahan ngejat diréduksi.
3.2 DC alat déposisi uap fisik
Déposisi uap fisik arus langsung (DCPVD) ogé katelah sputtering katoda atanapi sputtering dua tahap DC vakum. Bahan sasaran vakum DC sputtering dipaké salaku katoda jeung substrat dipaké salaku anoda. Sputtering vakum nyaéta ngabentuk plasma ku ionisasi gas prosés.
Partikel anu dieusi dina plasma digancangan dina médan listrik pikeun kéngingkeun énergi anu tangtu. Partikel kalawan énergi cukup bombard beungeut bahan target, ku kituna atom target anu sputtered kaluar; atom sputtered kalawan énergi kinétik tangtu pindah ka arah substrat pikeun ngabentuk film ipis dina beungeut substrat. Gas dipaké pikeun sputtering umumna gas langka, kayaning argon (Ar), jadi film dibentuk ku sputtering moal kacemar; Sajaba ti éta, radius atom argon leuwih cocog pikeun sputtering.
Ukuran partikel sputtering kudu deukeut jeung ukuran atom target bakal sputtered. Lamun partikel badag teuing atawa leutik teuing, sputtering éféktif teu bisa kabentuk. Salian faktor ukuran atom, faktor massa atom ogé bakal mangaruhan kualitas sputtering. Lamun sumber partikel sputtering teuing lampu, atom target moal sputtered; lamun partikel sputtering beurat teuing, target bakal "bengkok" jeung udagan moal sputtered.
Bahan sasaran anu digunakeun dina DCPVD kedah janten konduktor. Ieu kusabab nalika ion argon dina prosés gas bombard bahan target, aranjeunna bakal recombine jeung éléktron dina beungeut bahan target. Nalika bahan udagan nyaéta konduktor sapertos logam, éléktron anu dikonsumsi ku rékombinasi ieu langkung gampang dieusi deui ku catu daya sareng éléktron bébas dina bagian-bagian sanés bahan udagan ngalangkungan konduksi listrik, ku kituna permukaan bahan targét janten a sakabeh tetep boga muatan négatip na sputtering dijaga.
Sabalikna, lamun bahan targét mangrupa insulator, sanggeus éléktron dina beungeut bahan targét dikombinasikeun deui, éléktron bébas dina bagian séjén bahan udagan teu bisa dieusian deui ku konduksi listrik, komo muatan positip bakal ngumpulkeun dina permukaan bahan target, ngabalukarkeun potensi bahan target naek, sarta muatan négatip tina bahan target ieu lemah nepi ka disappears, antukna ngarah ka terminasi sputtering.
Ku alatan éta, dina raraga nyieun bahan insulating ogé bisa dipaké pikeun sputtering, perlu pikeun manggihan metoda sputtering sejen. Sputtering frekuensi radio mangrupikeun metode sputtering anu cocog pikeun target konduktif sareng non-konduktif.
disadvantage sejen tina DCPVD nyaeta tegangan ignition tinggi jeung bombardment éléktron dina substrat kuat. Hiji cara éféktif pikeun ngajawab masalah ieu ngagunakeun magnetron sputtering, jadi magnetron sputtering bener nilai praktis dina widang sirkuit terpadu.
3.3 Alat déposisi uap fisik RF
Déposisi uap fisik frekuensi radio (RFPVD) ngagunakeun kakuatan frekuensi radio salaku sumber éksitasi sareng mangrupikeun metode PVD anu cocog pikeun rupa-rupa bahan logam sareng non-logam.
Frékuénsi umum tina catu daya RF anu dianggo dina RFPVD nyaéta 13.56MHz, 20MHz, sareng 60MHz. Siklus positip sareng négatif tina catu daya RF muncul silih ganti. Nalika udagan PVD aya dina satengah siklus positif, sabab beungeut target aya dina poténsi positif, éléktron dina atmosfir prosés bakal ngalir ka permukaan target pikeun neutralize muatan positif akumulasi dina beungeut cai na, komo neruskeun ngumpulkeun éléktron. ngajadikeun permukaanna bias négatip; nalika udagan sputtering aya dina satengah siklus négatip, ion positif bakal pindah ka arah udagan sarta sawaréh neutralized dina beungeut target.
Hal anu paling kritis nyaéta laju gerak éléktron dina médan listrik RF langkung gancang tibatan ion positip, sedengkeun waktos satengah siklus positip sareng négatif sami, janten saatos siklus lengkep, permukaan target bakal janten. "net" boga muatan négatip. Ku alatan éta, dina sababaraha siklus munggaran, muatan négatip tina beungeut target nembongkeun trend ngaronjatna; afterwards, beungeut target ngahontal poténsi négatip stabil; saterusna, sabab muatan négatip tina udagan miboga éfék repulsive on éléktron, jumlah muatan positif jeung negatif narima éléktroda target condong saimbang, sarta udagan presents muatan négatip stabil.
Tina prosés di luhur, éta tiasa katingali yén prosés formasi tegangan négatip teu aya hubunganana sareng sipat bahan udagan sorangan, ku kituna metode RFPVD henteu ngan ukur tiasa ngabéréskeun masalah sputtering tina target insulating, tapi ogé cocog. kalawan target konduktor logam konvensional.
3.4 parabot sputtering Magnetron
Magnetron sputtering mangrupikeun metode PVD anu nambihan magnet ka tukangeun target. Magnet nu ditambahkeun jeung catu daya DC (atawa catu daya AC) Sistim ngabentuk sumber sputtering magnetron. Sumber sputtering dipaké pikeun ngabentuk médan éléktromagnétik interaktif dina chamber, néwak jeung ngawatesan rentang gerak éléktron dina plasma jero chamber, manjangkeun jalur gerak éléktron, sahingga ngaronjatkeun konsentrasi plasma, sarta pamustunganana ngahontal leuwih. déposisi.
Salaku tambahan, kusabab langkung seueur éléktron kabeungkeut caket permukaan target, bombardment substrat ku éléktron diréduksi, sareng suhu substrat diréduksi. Dibandingkeun sareng téknologi DCPVD pelat datar, salah sahiji fitur anu paling atra tina téknologi déposisi uap fisik magnetron nyaéta yén tegangan ignition langkung handap sareng langkung stabil.
Kusabab konsentrasi plasma anu langkung luhur sareng ngahasilkeun sputtering anu langkung ageung, éta tiasa ngahontal efisiensi déposisi anu saé, kontrol ketebalan déposisi dina rentang ukuran anu ageung, kontrol komposisi anu tepat sareng tegangan ignition anu langkung handap. Ku alatan éta, magnetron sputtering dina posisi dominan dina PVD pilem logam ayeuna. Desain sumber sputtering magnetron pangbasajanna nyaéta nempatkeun grup magnet dina tonggong target datar (di luar sistem vakum) pikeun ngahasilkeun médan magnét sajajar jeung beungeut target di wewengkon lokal dina beungeut target.
Lamun magnet permanén disimpen, médan magnét na relatif tetep, hasilna sebaran médan magnét rélatif tetep dina beungeut target dina chamber nu. Ngan bahan di wewengkon husus tina udagan anu sputtered, laju utilization udagan low, sarta uniformity tina pilem disiapkeun goréng.
Aya kamungkinan tangtu yén logam sputtered atawa partikel bahan séjén bakal disimpen deui dina beungeut target, kukituna aggregating kana partikel sarta ngabentuk kontaminasi cacad. Ku alatan éta, sumber sputtering magnetron komérsial lolobana ngagunakeun desain magnet puteran pikeun ngaronjatkeun uniformity pilem, laju utilization target, sarta sputtering target pinuh.
Penting pikeun nyaimbangkeun tilu faktor ieu. Lamun kasaimbangan teu diatur ogé, éta bisa ngahasilkeun uniformity pilem alus bari greatly ngurangan laju utilization target (pondok umur target), atawa gagal pikeun ngahontal sputtering target pinuh atawa korosi target pinuh, nu bakal ngabalukarkeun masalah partikel salila sputtering nu. prosés.
Dina téknologi magnetron PVD, perlu mertimbangkeun mékanisme gerakan magnet puteran, bentuk target, sistem cooling target sareng sumber sputtering magnetron, kitu ogé konfigurasi fungsional dasar anu mawa wafer, sapertos adsorpsi wafer sareng kontrol suhu. Dina prosés PVD, suhu wafer dikontrol pikeun kéngingkeun struktur kristal anu diperyogikeun, ukuran gandum sareng orientasi, ogé stabilitas kinerja.
Kusabab konduksi panas antara tonggong wafer sareng permukaan dasarna butuh tekanan anu tangtu, biasana dina urutan sababaraha Torr, sareng tekanan kerja kamar biasana dina urutan sababaraha mTorr, tekanan dina tonggong. tina wafer loba nu leuwih gede ti tekanan dina beungeut luhur wafer nu, jadi cuk mékanis atawa cuk éléktrostatik diperlukeun pikeun posisi jeung ngawatesan wafer nu.
Chuck mékanis ngandelkeun beurat sorangan sareng ujung wafer pikeun ngahontal fungsi ieu. Sanajan mibanda kaunggulan struktur basajan tur insensitivity kana bahan tina wafer, pangaruh ujung wafer atra, nu teu kondusif pikeun kontrol ketat partikel. Ku alatan éta, eta geus laun diganti ku hiji cuk éléktrostatik dina prosés manufaktur IC.
Pikeun prosés anu teu utamana sénsitip kana suhu, hiji non-adsorption, non-ujung metoda shelving kontak (euweuh bédana tekanan antara surfaces luhur jeung handap wafer nu) ogé bisa dipaké. Salila prosés PVD, lapisan chamber sareng permukaan bagian anu aya hubunganana sareng plasma bakal disimpen sareng ditutupan. Nalika ketebalan pilem disimpen ngaleuwihan wates, film bakal rengat tur mesek kaluar, ngabalukarkeun masalah partikel.
Ku alatan éta, perlakuan beungeut bagian kayaning lapisan mangrupa konci pikeun manjangkeun wates ieu. Sandblasting permukaan sareng nyemprot alumunium mangrupikeun dua metode anu biasa dianggo, tujuanana pikeun ningkatkeun kakasaran permukaan pikeun nguatkeun beungkeutan antara pilem sareng permukaan lapisan.
3.5 Alat déposisi uap fisik ionisasi
Kalayan ngembangkeun téknologi microelectronics anu terus-terusan, ukuran fitur janten langkung alit sareng langkung alit. Kusabab téhnologi PVD teu bisa ngadalikeun arah déposisi partikel, kamampuhan PVD asup ngaliwatan liang jeung saluran sempit kalawan rasio aspék tinggi diwatesan, sahingga aplikasi dimekarkeun tina téhnologi PVD tradisional beuki ditantang. Dina prosés PVD, sakumaha rasio aspék alur pori naek, sinyalna di handap nurun, ngabentuk struktur overhanging eaves-kawas di pojok luhur, sarta ngabentuk sinyalna weakest di pojok handap.
Téknologi déposisi uap fisik terionisasi dikembangkeun pikeun ngabéréskeun masalah ieu. Mimitina plasmatizes atom logam sputtered ti udagan dina cara béda, lajeng ngaluyukeun tegangan bias dimuat dina wafer pikeun ngadalikeun arah jeung énergi ion logam pikeun ménta aliran ion logam arah stabil pikeun nyiapkeun pilem ipis, kukituna ngaronjatkeun. sinyalna handap léngkah tina rasio aspék tinggi ngaliwatan liang jeung saluran sempit.
Fitur has téknologi plasma logam terionisasi nyaéta ditambah ku coil frekuensi radio dina kamar. Salila prosés, tekanan kerja chamber dijaga dina kaayaan anu kawilang luhur (5 dugi ka 10 kali tekanan kerja normal). Salila PVD, coil frekuensi radio dianggo pikeun ngahasilkeun daérah plasma kadua, dimana konsentrasi plasma argon ningkat ku paningkatan kakuatan frekuensi radio sareng tekanan gas. Lamun atom logam sputtered ti udagan ngaliwatan wewengkon ieu, aranjeunna interaksi jeung dénsitas luhur argon plasma pikeun ngabentuk ion logam.
Nerapkeun sumber RF dina pamawa wafer (sapertos chuck éléktrostatik) tiasa ningkatkeun bias négatip dina wafer pikeun narik ion positip logam ka handapeun alur pori. Aliran ion logam arah ieu jejeg kana permukaan wafer ningkatkeun sinyalna handap léngkah tina pori rasio aspék anu luhur sareng saluran sempit.
Bias négatif anu diterapkeun kana wafer ogé nyababkeun ion ngabombardir permukaan wafer (reverse sputtering), anu ngaleuleuskeun struktur overhanging tina sungut alur pori sareng nyéépkeun pilem anu disimpen di handap kana témbok sisi di juru handapeun pori. alur, kukituna enhancing sinyalna hambalan dina juru.
3.6 Tekenan atmosfir Kimia Uap Déposisi Equipment
Alat déposisi uap kimia tekanan atmosfir (APCVD) ngarujuk kana alat anu nyemprot sumber réaksi gas dina laju konstan kana permukaan substrat padet anu dipanaskeun dina lingkungan anu tekananna caket sareng tekanan atmosfir, nyababkeun sumber réaksi réaksi kimiawi. permukaan substrat, sarta produk réaksi ieu disimpen dina beungeut substrat pikeun ngabentuk pilem ipis.
Alat APCVD mangrupikeun alat CVD pangheubeulna sareng masih seueur dianggo dina produksi industri sareng panalungtikan ilmiah. Alat APCVD tiasa dianggo pikeun nyiapkeun film ipis sapertos silikon kristal tunggal, silikon polikristalin, silikon dioksida, séng oksida, titanium dioksida, kaca fosfosilikat, sareng kaca borophosphosilicate.
3.7 Tekanan Low Kimia uap déposisi Equipment
Peralatan déposisi uap kimia tekanan rendah (LPCVD) nujul kana alat anu ngagunakeun bahan baku gas pikeun ngaréaksikeun kimiawi dina permukaan substrat padet dina lingkungan anu dipanaskeun (350-1100 ° C) sareng tekanan rendah (10-100mTorr), sareng réaktan disimpen dina permukaan substrat pikeun ngabentuk film ipis. Alat-alat LPCVD dikembangkeun dina dasar APCVD pikeun ningkatkeun kualitas film ipis, ningkatkeun keseragaman distribusi parameter karakteristik sapertos ketebalan pilem sareng résistivitas, sareng ningkatkeun efisiensi produksi.
Fitur utamina nyaéta dina lingkungan médan termal-tekanan rendah, gas prosés réaksi kimiawi dina permukaan substrat wafer, sareng produk réaksi disimpen dina permukaan substrat pikeun ngabentuk pilem ipis. Alat-alat LPCVD gaduh kaunggulan dina nyiapkeun film ipis kualitas luhur sareng tiasa dianggo pikeun nyiapkeun film ipis sapertos silikon oksida, silikon nitrida, polysilicon, silikon karbida, gallium nitride sareng graphene.
Dibandingkeun jeung APCVD, lingkungan réaksi-tekanan low pakakas LPCVD ngaronjatkeun mean jalur bébas jeung koefisien difusi gas dina chamber réaksi.
Gas réaksi jeung molekul gas pamawa dina chamber réaksi bisa merata disebarkeun dina waktu anu singget, sahingga greatly ngaronjatkeun uniformity tina ketebalan pilem, uniformity resistivity jeung sinyalna hambalan pilem, sarta konsumsi gas réaksi ogé leutik. Salaku tambahan, lingkungan tekanan rendah ogé nyepetkeun laju pangiriman zat gas. Kotoran jeung réaksi ku-produk diffused ti substrat bisa gancang dibawa kaluar ti zone réaksi ngaliwatan lapisan wates, jeung gas réaksi gancang ngaliwatan lapisan wates pikeun ngahontal beungeut substrat pikeun réaksi, sahingga éféktif suppressing timer doping, Nyiapkeun. pilem kualitas luhur kalawan zona transisi lungkawing, sarta ogé ngaronjatkeun efisiensi produksi.
3.8 Plasma Enhanced Kimia uap déposisi Equipment
Plasma ditingkatkeun déposisi uap kimia (PECVD) mangrupakeun t loba dipakéhin téhnologi déposisi pilem. Salila prosés plasma, prékursor gas ieu ionized dina aksi plasma pikeun ngabentuk grup aktif bungah, nu diffuse kana beungeut substrat lajeng ngalaman réaksi kimiawi pikeun ngalengkepan tumuwuhna pilem.
Numutkeun frékuénsi generasi plasma, plasma dipaké dina PECVD bisa dibagi jadi dua jenis: radio frékuénsi plasma (RF plasma) jeung gelombang mikro plasma (Microwave plasma). Ayeuna, frékuénsi radio anu dianggo dina industri umumna 13.56MHz.
Pengenalan plasma frekuensi radio biasana dibagi jadi dua jinis: capacitive coupling (CCP) sareng inductive coupling (ICP). Métode gandeng kapasitif biasana métode réaksi plasma langsung; sedengkeun métode gandeng induktif bisa jadi métode plasma langsung atawa métode plasma jauh.
Dina prosés manufaktur semikonduktor, PECVD mindeng dipaké pikeun tumuwuh film ipis dina substrat nu ngandung logam atawa struktur sénsitip suhu lianna. Contona, dina widang interkonéksi logam deui-tungtung tina sirkuit terpadu, saprak sumber, gerbang jeung struktur solokan alat geus kabentuk dina prosés hareup-tungtung, tumuwuhna film ipis dina widang interkonéksi logam tunduk. mun konstrain anggaran termal pisan ketat, ku kituna biasana réngsé kalawan bantuan plasma. Ku nyaluyukeun parameter prosés plasma, kapadetan, komposisi kimia, eusi najis, kateguhan mékanis sareng parameter setrés pilem ipis anu dipelak ku PECVD tiasa disaluyukeun sareng dioptimalkeun dina kisaran anu tangtu.
3.9 Alat déposisi lapisan atom
Déposisi lapisan atom (ALD) nyaéta téknologi déposisi film ipis anu tumuwuh sacara périodik dina wangun lapisan kuasi-monoatomik. Karakteristikna nyaéta ketebalan pilem anu disimpen tiasa disaluyukeun ku cara ngatur jumlah siklus pertumbuhan. Beda sareng prosés déposisi uap kimiawi (CVD), dua (atanapi langkung) prékursor dina prosés ALD sacara bergantian ngalangkungan permukaan substrat sareng sacara efektif diisolasi ku ngabersihan gas langka.
Dua prékursor moal campur jeung papanggih dina fase gas pikeun meta kimiawi, tapi ngan meta ngaliwatan adsorption kimiawi dina beungeut substrat. Dina unggal siklus ALD, jumlah prékursor adsorbed dina beungeut substrat patali jeung dénsitas gugus aktip dina beungeut substrat. Nalika gugus réaktif dina permukaan substrat béak, sanajan kaleuwihan prékursor diwanohkeun, adsorpsi kimiawi moal lumangsung dina permukaan substrat.
Prosés réaksi ieu disebut réaksi ngawatesan diri permukaan. Mékanisme prosés ieu ngajadikeun ketebalan pilem tumuwuh dina unggal siklus prosés ALD konstan, jadi prosés ALD boga kaunggulan kontrol ketebalan tepat jeung sinyalna hambalan pilem alus.
3.10 Molekul Beam Epitaxy Equipment
Sistem Molecular Beam Epitaxy (MBE) ngarujuk kana alat epitaxial anu ngagunakeun hiji atanapi langkung sinar atom énergi termal atanapi sinar molekular pikeun nyemprot kana permukaan substrat anu dipanaskeun dina laju anu tangtu dina kaayaan vakum ultra luhur, sareng nyerep sareng migrasi dina permukaan substrat. mun epitaxially tumuwuh film ipis kristal tunggal sapanjang arah sumbu kristal tina bahan substrat. Sacara umum, dina kaayaan pemanasan ku tungku jet kalawan tameng panas, sumber beam ngabentuk hiji beam atom atawa beam molekular, sarta film tumuwuh lapisan ku lapisan sapanjang arah sumbu kristal tina bahan substrat.
Karakteristikna nyaéta suhu pertumbuhan epitaxial anu rendah, sareng ketebalan, antarmuka, komposisi kimia sareng konsentrasi najis tiasa dikontrol sacara tepat dina tingkat atom. Sanajan MBE asalna tina persiapan semikonduktor ultra-ipis pilem kristal tunggal, aplikasi na ayeuna geus dimekarkeun pikeun rupa-rupa sistem bahan kayaning logam jeung insulating diéléktrik, sarta bisa nyiapkeun III-V, II-VI, silikon, silikon germanium (SiGe). ), graphene, oksida jeung film organik.
Sistem molekular beam epitaxy (MBE) utamana diwangun ku sistem vakum ultra-tinggi, sumber pancaran molekular, pamasangan substrat sareng sistem pemanasan, sistem transfer sampel, sistem monitoring in-situ, sistem kontrol, sareng tés. sistem.
Sistem vakum ngawengku pompa vakum (pompa mékanis, pompa molekular, pompa ion, sarta pompa kondensasi, jsb) sarta sagala rupa valves, nu bisa nyieun hiji lingkungan tumuwuh vakum ultra-luhur. Gelar vakum umumna tiasa dicapai nyaéta 10-8 ka 10-11 Torr. Sistem vakum utamana boga tilu kamar kerja vakum, nyaéta chamber suntik sampel, chamber pretreatment jeung analisis permukaan, sarta chamber tumuwuh.
The chamber suntik sampel dipaké pikeun mindahkeun sampel ka dunya luar pikeun mastikeun kaayaan vakum luhur kamar séjén; chamber pretreatment jeung analisis permukaan nyambungkeun chamber suntik sampel jeung chamber tumuwuh, sarta fungsi utamana pikeun pre-prosés sampel (degassing-suhu luhur pikeun mastikeun kabersihan lengkep permukaan substrat) jeung pikeun ngalakukeun analisis permukaan awal dina. sampel beresih; chamber tumuwuh mangrupa bagian inti tina sistem MBE, utamana diwangun ku tungku sumber jeung assembly jepret na pakait, konsol kontrol sampel, sistem cooling, cerminan difraksi éléktron énergi tinggi (RHEED), sarta sistem monitoring in-situ. . Sababaraha alat produksi MBE boga sababaraha konfigurasi chamber tumuwuh. Diagram skéma tina struktur alat MBE dipidangkeun di handap ieu:
MBE tina bahan silikon ngagunakeun silikon-purity tinggi salaku bahan baku, tumuwuh dina kaayaan vakum ultra-tinggi (10-10 ~ 10-11Torr), sarta suhu tumuwuhna nyaéta 600 ~ 900 ℃, kalawan Ga (P-tipe) jeung Sb ( N-tipe) salaku sumber doping. Sumber doping anu biasa dianggo sapertos P, As sareng B jarang dianggo salaku sumber sinar kusabab hese nguap.
The chamber réaksi MBE boga lingkungan vakum ultra-luhur, nu ngaronjatkeun mean jalur bébas molekul jeung ngurangan kontaminasi sarta oksidasi dina beungeut bahan tumuwuh. Bahan epitaxial disiapkeun boga morfologi permukaan alus tur uniformity, sarta bisa dijieun kana struktur multilayer kalawan doping béda atawa komponén bahan béda.
Téknologi MBE ngahontal tumuwuhna terus-terusan tina lapisan epitaxial ultra-ipis kalayan ketebalan tina lapisan atom tunggal, sarta panganteur antara lapisan epitaxial nyaeta lungkawing. Ieu promotes tumuwuhna semikonduktor III-V jeung bahan hétérogén multi-komponén lianna. Ayeuna, sistem MBE parantos janten alat prosés canggih pikeun ngahasilkeun generasi énggal alat gelombang mikro sareng alat optoeléktronik. Kalemahan téknologi MBE nyaéta laju pertumbuhan pilem anu laun, syarat vakum anu luhur, sareng biaya panggunaan alat sareng alat anu luhur.
3.11 Sistim epitaxy fase uap
Sistem epitaksi fase uap (VPE) nujul kana alat pertumbuhan epitaxial anu ngangkut sanyawa gas kana substrat sareng kéngingkeun lapisan bahan kristal tunggal kalayan susunan kisi anu sami sareng substrat ngalangkungan réaksi kimia. Lapisan epitaxial bisa mangrupa lapisan homoepitaxial (Si/Si) atawa lapisan hétéroépitaxial (SiGe/Si, SiC/Si, GaN/Al2O3, jsb.). Ayeuna, téhnologi VPE geus loba dipaké dina widang persiapan nanomaterial, alat kakuatan, alat optoeléktronik semikonduktor, photovoltaics surya, sarta sirkuit terpadu.
VPE has ngawengku epitaxy tekanan atmosfir sarta ngurangan tekanan epitaxy, ultra-high vakum déposisi uap kimiawi, logam déposisi uap kimiawi organik, jsb The titik konci dina téhnologi VPE anu design chamber réaksi, mode aliran gas sarta uniformity, uniformity suhu jeung kontrol precision, kontrol tekanan sarta stabilitas, partikel jeung kontrol cacad, jsb.
Ayeuna, arah ngembangkeun sistem VPE komérsial mainstream nyaeta loading wafer badag, kontrol pinuh otomatis, sarta real-time ngawaskeun suhu sarta prosés tumuwuh. Sistem VPE ngagaduhan tilu struktur: nangtung, horizontal sareng silinder. Metode pemanasan kalebet pemanasan résistansi, pemanasan induksi frekuensi tinggi sareng pemanasan radiasi infra red.
Ayeuna, sistem VPE lolobana ngagunakeun struktur disc horizontal, nu boga ciri tina uniformity alus tumuwuhna pilem epitaxial jeung loading wafer badag. Sistem VPE biasana diwangun ku opat bagian: reaktor, sistem pemanasan, sistem jalur gas sareng sistem kontrol. Kusabab waktos tumuwuhna film epitaxial GaAs sareng GaN relatif panjang, pemanasan induksi sareng pemanasan résistansi seueur dianggo. Dina silikon VPE, tumuwuhna pilem epitaxial kandel lolobana migunakeun pemanasan induksi; pertumbuhan pilem epitaxial ipis lolobana migunakeun pemanasan infra red pikeun ngahontal tujuan naékna hawa gancang / ragrag.
3.12 Sistim epitaxy fase cair
Sistem Liquid Phase Epitaxy (LPE) ngarujuk kana alat-alat pertumbuhan epitaxial anu ngabubarkeun bahan anu bakal dipelak (sapertos Si, Ga, As, Al, jsb) sareng dopan (sapertos Zn, Te, Sn, jsb) dina a logam kalawan titik lebur handap (kayaning Ga, In, jsb), ku kituna solute jenuh atawa supersaturated dina pangleyur, lajeng substrat kristal tunggal ieu kontak jeung solusi, sarta solute ieu precipitated ti pangleyur ku laun cooling handap, sarta lapisan bahan kristal kalawan struktur kristal sarta kisi konstan sarua jeung substrat anu tumuwuh dina beungeut substrat.
Métode LPE diusulkeun ku Nelson et al. di 1963. Hal ieu dipaké pikeun tumuwuh Si film ipis jeung bahan kristal tunggal, kitu ogé bahan semikonduktor kayaning grup III-IV jeung raksa cadmium telluride, sarta bisa dipaké pikeun nyieun rupa-rupa alat optoelectronic, alat gelombang mikro, alat semikonduktor jeung sél surya. .
———————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera tiasa nyayogikeunbagian grafit, lemes / karasa kaku, bagian silikon carbide, Bagian karbida silikon CVD, jeungSiC / TaC bagian coatedkalawan dina 30 poé.
Upami anjeun resep kana produk semikonduktor di luhur,punten ulah ragu ngahubungan kami dina munggaran waktu.
Telepon: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
waktos pos: Aug-31-2024