1. Ynlieding
It proses fan it heakjen fan stoffen (grûnstoffen) oan it oerflak fan substraatmaterialen troch fysike of gemyske metoaden wurdt tinne filmgroei neamd.
Neffens ferskate wurkprinsipes, yntegreare circuit tinne film ôfsetting kin wurde ferdield yn:
- Physical Vapor Deposition (PVD);
-Chemical Vapor Deposition (CVD);
- Utwreiding.
2. Thin Film Growth Process
2.1 Fysike dampdeposysje en sputterproses
It fysike dampdeposysje (PVD) proses ferwiist nei it gebrûk fan fysike metoaden lykas fakuümferdamping, sputtering, plasmacoating en molekulêre beam-epitaxy om in tinne film te foarmjen op it oerflak fan in wafel.
Yn 'e VLSI-yndustry is de meast brûkte PVD-technology sputtering, dy't benammen brûkt wurdt foar elektroden en metalen ferbiningen fan yntegreare circuits. Sputtering is in proses wêryn seldsume gassen [lykas argon (Ar)] wurde ionisearre yn ioanen (lykas Ar +) ûnder de aksje fan in ekstern elektrysk fjild ûnder hege fakuümbetingsten, en bombardearje de materiaal doelboarne ûnder in heechspanningsomjouwing, atomen of molekulen fan it doelmateriaal útslaan, en dan op it oerflak fan 'e wafel oankomme om in tinne film te foarmjen nei in botsingsfrij flechtproses. Ar hat stabile gemyske eigenskippen, en har ioanen sille net chemysk reagearje mei it doelmateriaal en de film. As yntegreare circuit-chips it 0.13μm koper-interconnect-tiidrek yngeane, brûkt de koperbarriêremateriaal laach titaniumnitride (TiN) of tantaalnitride (TaN) film. De fraach nei yndustriële technology hat befoardere it ûndersyk en ûntwikkeling fan gemyske reaksje sputtering technology, dat is, yn 'e sputtering keamer, neist Ar, der is ek in reaktyf gas stikstof (N2), sadat de Ti of Ta bombardeard út de doelmateriaal Ti of Ta reagearret mei N2 om de fereaske TiN- of TaN-film te generearjen.
D'r binne trije meast brûkte sputtermetoaden, nammentlik DC sputtering, RF sputtering en magnetron sputtering. As de yntegraasje fan yntegreare circuits bliuwt tanimme, nimt it oantal lagen fan multi-layer metalen bedrading ta, en de tapassing fan PVD-technology wurdt hieltyd mear wiidweidich. PVD-materialen omfetsje Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2, ensfh.
PVD en sputtering prosessen wurde meastal foltôge yn in tige ôfsletten reaksje keamer mei in fakuüm graad fan 1 × 10-7 oan 9 × 10-9 Torr, dat kin soargje foar de suverens fan it gas tidens de reaksje; tagelyk is in eksterne heechspanning nedich om it seldsume gas te ionisearjen om in heech genôch spanning te generearjen om it doel te bombardearjen. De wichtichste parameters foar it evaluearjen fan PVD- en sputterprosessen omfetsje de hoemannichte stof, lykas de fersetwearde, uniformiteit, reflektiviteitsdikte en stress fan 'e foarme film.
2.2 Chemical Vapor Deposition en Sputtering proses
Gemyske dampdeposysje (CVD) ferwiist nei in prosestechnology wêryn in ferskaat oan gasfoarmige reactants mei ferskate dieldrukken gemysk reagearje by in bepaalde temperatuer en druk, en de generearre fêste stoffen wurde dellein op it oerflak fan it substraatmateriaal om de winske tinne te krijen film. Yn it tradisjonele produksjeproses foar yntegreare circuits binne de krigen tinne filmmaterialen oer it generaal ferbiningen lykas oksides, nitriden, karbiden, as materialen lykas polykristallijn silisium en amorf silisium. Selektive epitaksiale groei, dy't faker brûkt wurdt nei de 45nm-knooppunt, lykas boarne en drain SiGe of Si selektive epitaksiale groei, is ek in CVD-technology.
Dizze technology kin trochgean mei it foarmjen fan inkele kristallen materialen fan itselde type of fergelykber mei it orizjinele rooster op in inkele kristallen substraat fan silisium of oare materialen lâns it orizjinele rooster. CVD wurdt in protte brûkt yn 'e groei fan isolearjende dielektryske films (lykas SiO2, Si3N4 en SiON, ensfh.) En metalen films (lykas wolfraam, ensfh.).
Algemien, neffens de drukklassifikaasje, kin CVD wurde ferdield yn gemyske dampdeposysje fan atmosfearyske druk (APCVD), sub-atmosfeardruk gemyske dampdeposysje (SAPCVD) en gemyske dampdeposysje mei lege druk (LPCVD).
Neffens temperatuer klassifikaasje, CVD kin wurde ferdield yn hege temperatuer / lege temperatuer okside film gemyske damp deposition (HTO / LTO CVD) en flugge termyske gemyske damp deposition (Rapid Thermal CVD, RTCVD);
Neffens de reaksje boarne, CVD kin wurde ferdield yn silane-basearre CVD, polyester-basearre CVD (TEOS-basearre CVD) en metalen organyske gemyske damp deposition (MOCVD);
Neffens enerzjyklassifikaasje kin CVD wurde ferdield yn thermyske gemyske dampdeposysje (Thermal CVD), plasma-ferbettere gemyske dampdeposysje (Plasma Enhanced CVD, PECVD) en plasma-chemyske dampdeposysje mei hege tichtheid (High Density Plasma CVD, HDPCVD). Koartlyn is floeibere gemyske dampdeposysje (Flowable CVD, FCVD) ek ûntwikkele mei poerbêste gapfollingfeardigens.
Ferskillende CVD-groeide films hawwe ferskillende eigenskippen (lykas gemyske gearstalling, dielektrike konstante, spanning, stress en ôfbraakspanning) en kinne apart brûkt wurde neffens ferskate proseseasken (lykas temperatuer, stapdekking, filling easken, ensfh.).
2.3 Atoomlaach ôfsettingsproses
Atomic layer deposition (ALD) ferwiist nei de ôfsetting fan atomen laach foar laach op in substraatmateriaal troch in inkele atomêre film laach foar laach te groeien. In typyske ALD oannimt de metoade foar it ynfieren fan gasfoarmige foarrinners yn 'e reaktor op in ôfwikseljend pulsearre manier.
Bygelyks, earst, de reaksje foarrinner 1 wurdt yntrodusearre yn it substraat oerflak, en nei gemyske adsorption, in inkele atoomlaach wurdt foarme op it substraat oerflak; dan de foarrinner 1 oerbleaune op it substraat oerflak en yn de reaksje keamer wurdt pompt út troch in lucht pomp; dan wurdt de reaksje foarrinner 2 ynfierd yn it substraat oerflak, en chemysk reagearret mei de foarrinner 1 adsorbed op it substraat oerflak te generearjen de oerienkommende tinne film materiaal en de oerienkommende by-produkten op it substraat oerflak; as de foarrinner 1 folslein reagearret, sil de reaksje automatysk beëinigje, dat is it selsbeheinende karakteristyk fan ALD, en dan wurde de oerbleaune reactants en byprodukten útlutsen om te meitsjen foar de folgjende faze fan groei; troch it boppesteande proses kontinu te herheljen, kin de ôfsetting fan tinne filmmaterialen laach foar laach mei inkele atomen wurde berikt.
Sawol ALD as CVD binne manieren om in gasfoarmige gemyske reaksjeboarne yn te fieren om chemysk te reagearjen op it substraatflak, mar it ferskil is dat de gasfoarmige reaksjeboarne fan CVD net it karakteristyk hat fan selsbeheinende groei. It kin sjoen wurde dat de kaai foar it ûntwikkeljen fan ALD-technology is om foarrinners te finen mei selsbeheinende reaksje-eigenskippen.
2.4 Epitaksiale proses
Epitaksiaal proses ferwiist nei it proses fan it groeien fan in folslein bestelde ienkristallaach op in substraat. Yn 't algemien is it epitaksiale proses om in kristallaach te groeien mei deselde roosteroriïntaasje as it orizjinele substraat op ien kristalsubstraat. Epitaksiaal proses wurdt in soad brûkt yn semiconductor manufacturing, lykas epitaxial silisium wafers yn de yntegrearre circuit yndustry, ynbêde boarne en drain epitaksiale groei fan MOS transistors, epitaksial groei op LED substrates, ensfh
Neffens de ferskillende faze steaten fan de groei boarne, epitaksial groei metoaden kinne wurde ferdield yn fêste faze epitaksy, floeibere faze epitaksy, en damp faze epitaksy. Yn fabrikaazje fan yntegreare circuits binne de meast brûkte epitaksiale metoaden fêste faze epitaksy en dampfase epitaksy.
Fêste faze epitaksy: ferwiist nei de groei fan in inkele kristallaach op in substraat mei in fêste boarne. Bygelyks, termyske annealing nei ion ymplantaasje is eins in fêste faze epitaksy proses. Tidens ion-ymplantaasje wurde de silisiumatomen fan 'e silisiumwafel bombardearre troch heech-enerzjy ymplanteare ionen, wêrtroch't har oarspronklike roosterposysjes ferlitte en amorf wurde, en foarmje in oerflakke amorfe silisiumlaach. Nei hege temperatuer termyske annealing, de amorfe atomen werom nei harren rooster posysjes en bliuwe konsekwint mei de atomic crystal oriïntaasje binnen it substraat.
De groei metoaden fan damp faze epitaksy befetsje gemyske damp faze epitaksy, molekulêre beam epitaksy, atomic laach epitaxy, ensfh Yn yntegrearre circuit manufacturing, gemyske damp faze epitaksy is de meast brûkte. It prinsipe fan gemyske dampfaze epitaksy is yn prinsipe itselde as dat fan gemyske dampdeposysje. Beide binne prosessen dy't tinne films deponearje troch chemysk te reagearjen op it oerflak fan wafels nei gasmengen.
It ferskil is dat, om't gemyske dampfaze epitaksy in inkele kristallaach groeit, it hegere easken hat foar de ûnreinensynhâld yn 'e apparatuer en de skjinens fan it wafelflak. It iere gemyske dampfaze epitaksiale silisiumproses moat wurde útfierd ûnder omstannichheden mei hege temperatueren (grutter dan 1000 ° C). Mei it ferbetterjen fan prosesapparatuer, benammen it oannimmen fan fakuüm-útwikselingskammertechnology, is de skjinens fan 'e apparatuerholte en it oerflak fan' e silisiumwafel sterk ferbettere, en silisiumepitaxy kin wurde útfierd op in legere temperatuer (600-700 °) C). It epitaksiale silisiumwaferproses is om in laach ienkristal silisium te groeien op it oerflak fan 'e silisiumwafel.
Yn ferliking mei it orizjinele silisiumsubstraat hat de epitaksiale silisiumlaach hegere suverens en minder roosterdefekten, wêrtroch't de opbringst fan semiconductorproduksje ferbetterje. Derneist kinne de groeidikte en dopingkonsintraasje fan 'e epitaksiale silisiumlaach groeid op' e silisiumwafel fleksibel wurde ûntwurpen, wat fleksibiliteit bringt oan it ûntwerp fan it apparaat, lykas it ferminderjen fan substraatresistinsje en it ferbetterjen fan substraatisolaasje. It ynbêde boarne-drain epitaksiale proses is in technology dy't in soad brûkt wurdt yn avansearre logikatechnologyknooppunten.
It ferwiist nei it proses fan epitaksiaal groeiende dotearre germaniumsilisium as silisium yn 'e boarne- en drainregio's fan MOS-transistors. De wichtichste foardielen fan it yntrodusearjen fan it ynbêde boarne-drain epitaksiale proses omfetsje: it groeien fan in pseudokrystalline laach dy't stress befettet troch lattice-oanpassing, ferbetterjen fan kanaalferfiermobiliteit; in-situ-doping fan 'e boarne en drain kin de parasitêre ferset fan' e boarne-drain-knooppunt ferminderje en de defekten fan hege-enerzjy-ion-ymplantaasje ferminderje.
3. tinne film groei apparatuer
3.1 Vacuum evaporation apparatuer
Fakuümferdamping is in coatingmetoade dy't fêste materialen yn in fakuümkeamer ferwaarmt om se te ferdampen, te ferdampen of te sublimearjen, en dan kondensearje en op it oerflak fan in substraatmateriaal op in bepaalde temperatuer deponearje.
Gewoanlik bestiet it út trije dielen, nammentlik it fakuümsysteem, ferdampingssysteem en ferwaarmingsysteem. It fakuümsysteem bestiet út fakuümpipen en fakuümpompen, en har haadfunksje is om in kwalifisearre fakuümomjouwing te leverjen foar ferdamping. It ferdampingssysteem bestiet út in ferdampingstafel, in ferwaarmingskomponint en in temperatuermjittingskomponint.
It te ferdampen doelmateriaal (lykas Ag, Al, ensfh.) wurdt op 'e evaporaasjetafel pleatst; de ferwaarming en temperatuer mjitting komponint is in sletten-loop systeem dat wurdt brûkt om te kontrolearjen de ferdamping temperatuer te garandearjen glêde ferdamping. It ferwaarmingssysteem bestiet út in wafelpoadium en in ferwaarmingskomponint. It wafelpoadium wurdt brûkt om it substraat te pleatsen wêrop de tinne film moat wurde ferdampt, en de ferwaarmingskomponint wurdt brûkt om substraatferwaarming en feedbackkontrôle fan temperatuermjitting te realisearjen.
De fakuümomjouwing is in heul wichtige betingst yn it fakuümferdampingsproses, dat is relatearre oan de ferdampingsrate en de kwaliteit fan 'e film. As de fakuümgraad net oan 'e easken foldocht, sille de ferdampte atomen of molekulen faak botse mei de oerbliuwende gasmolekulen, wêrtroch't har gemiddelde frije paad lytser wurdt, en de atomen of molekulen sille sterk ferspriede, wêrtroch't de bewegingsrjochting feroaret en de film ferminderje. formaasje rate.
Derneist, troch de oanwêzigens fan oerbliuwende ûnreinensgasmolekulen, is de ôfset film serieus fersmoarge en fan minne kwaliteit, benammen as de drukferheging fan 'e keamer net foldocht oan' e standert en der is lekken, sil lucht yn 'e fakuümkeamer lekke. , dat sil hawwe in serieuze ynfloed op de film kwaliteit.
De strukturele skaaimerken fan de fakuüm evaporation apparatuer bepale dat de uniformiteit fan de coating op grutte-size substrates is min. Om de unifoarmens te ferbetterjen, wurdt de metoade foar it fergrutsjen fan de boarne-substraatôfstân en it rotearjen fan it substraat oer it generaal oannommen, mar it fergrutsjen fan de boarne-substraatôfstân sil de groei en suverens fan 'e film opofferje. Tagelyk, troch de tanimming fan 'e fakuümromte, wurdt it gebrûksnivo fan it ferdampte materiaal fermindere.
3.2 DC fysike dampdeposition apparatuer
Direkte hjoeddeistige fysike dampdeposysje (DCPVD) is ek bekend as kathode sputtering of fakuüm DC twa-stap sputtering. It doelmateriaal fan fakuüm DC-sputtering wurdt brûkt as de kathode en it substraat wurdt brûkt as de anode. Vacuum sputtering is om in plasma te foarmjen troch it prosesgas te ionisearjen.
De opladen dieltsjes yn it plasma wurde fersneld yn it elektryske fjild om in bepaalde hoemannichte enerzjy te krijen. De dieltsjes mei genôch enerzjy bombardearje it oerflak fan it doelmateriaal, sadat de doelatomen út sputter wurde; de sputtered atomen mei in bepaalde kinetyske enerzjy bewege nei it substraat te foarmjen in tinne film op it oerflak fan it substraat. It gas brûkt foar sputtering is oer it generaal in seldsum gas, lykas argon (Ar), sadat de film foarme troch sputtering sil net fersmoarge wurde; dêrneist is de atoomradius fan argon mear geskikt foar sputterjen.
De grutte fan 'e sputterjende dieltsjes moat tichtby de grutte wêze fan' e te sputterjen doelatomen. As de dieltsjes te grut of te lyts binne, kin effektive sputtering net foarme wurde. Neist de grutte faktor fan it atoom, de massa faktor fan it atoom sil ek beynfloedzje de sputter kwaliteit. As de sputterjende dieltsjeboarne te ljocht is, wurde de doelatomen net sputtered; as de sputterjende dieltsjes te swier binne, sil it doel "bûgd" wurde en it doel sil net sputter wurde.
It doelmateriaal dat brûkt wurdt yn DCPVD moat in dirigint wêze. Dit is om't as de argon-ionen yn it prosesgas it doelmateriaal bombardearje, sille se rekombinearje mei de elektroanen op it oerflak fan it doelmateriaal. As it doelmateriaal in dirigint is lykas in metaal, wurde de troch dizze rekombinaasje konsumeare elektroanen makliker oanfolle troch de stroomfoarsjenning en frije elektroanen yn oare dielen fan it doelmateriaal troch elektryske gelieding, sadat it oerflak fan it doelmateriaal as in gehiel bliuwt negatyf opladen en sputtering wurdt behâlden.
Krektoarsom, as it doelmateriaal in isolator is, neidat de elektroanen op it oerflak fan it doelmateriaal rekombinearre binne, kinne de frije elektroanen yn oare dielen fan it doelmateriaal net oanfolle wurde troch elektryske gelieding, en sels positive ladingen sille op 'e oerflak fan it doel materiaal, wêrtroch't it doel materiaal potinsjeel te rizen, en de negative lading fan it doel materiaal wurdt ferswakke oant it ferdwynt, úteinlik liedend ta it beëinigjen fan sputtering.
Dêrom, om isolearjende materialen ek brûkber te meitsjen foar sputterjen, is it nedich om in oare sputtermetoade te finen. Radiofrekwinsje sputtering is in sputtermetoade dy't geskikt is foar sawol conductive as net-conductive doelen.
In oar neidiel fan DCPVD is dat de ûntstekkingsspanning heech is en it elektroanenbombardemint op it substraat sterk is. In effektive manier om dit probleem op te lossen is it brûken fan magnetron sputtering, dus magnetron sputtering is echt fan praktyske wearde op it mêd fan yntegreare circuits.
3.3 RF Physical Vapor Deposition Equipment
Radiofrekwinsje fysike dampdeposysje (RFPVD) brûkt radiofrekwinsjekrêft as de excitaasjeboarne en is in PVD-metoade geskikt foar in ferskaat oan metalen en net-metalen materialen.
De mienskiplike frekwinsjes fan 'e RF-netwurkfoarsjenning brûkt yn RFPVD binne 13.56MHz, 20MHz, en 60MHz. De positive en negative syklusen fan de RF Netzteil ferskine ôfwikseljend. As it PVD-doel yn 'e positive heale syklus is, om't it doelflak op in posityf potinsjeel is, sille de elektroanen yn' e prosessfear nei it doelflak streame om de positive lading op har oerflak te neutralisearjen, en sels trochgean mei it sammeljen fan elektroanen, it meitsjen fan syn oerflak negatyf bias; as it sputterende doel yn 'e negative heale syklus is, sille de positive ioanen nei it doel bewege en foar in part neutralisearre wurde op it doelflak.
It meast krityske ding is dat de bewegingssnelheid fan elektroanen yn it RF-elektrysk fjild folle flugger is as dy fan positive ioanen, wylst de tiid fan 'e positive en negative heale syklusen itselde is, dus nei in folsleine syklus sil it doelflak wêze "net" negatyf opladen. Dêrom, yn 'e earste pear syklusen, de negative lading fan it doel oerflak toant in tanimmende trend; dêrnei, it doel oerflak berikt in stabile negatyf potinsjeel; dêrnei, omdat de negative lading fan it doel hat in repulsive effekt op elektroanen, it bedrach fan positive en negative ladingen ûntfongen troch it doel elektrodes oanstriid te lykwicht, en it doel presintearret in stabile negative lading.
Ut it boppesteande proses, kin sjoen wurde dat it proses fan negative spanning formaasje hat neat te krijen mei de eigenskippen fan it doel materiaal sels, sadat de RFPVD metoade kin net allinne oplosse it probleem fan sputtering fan isolearjende doelen, mar ek is goed kompatibel mei konvinsjonele metalen dirigint doelen.
3.4 Magnetron sputtering apparatuer
Magnetron sputtering is in PVD-metoade dy't magneten tafoegje oan 'e efterkant fan it doel. De tafoege magneten en de DC Netzteil (as AC Netzteil) systeem foarmje in magnetron sputtering boarne. De sputterboarne wurdt brûkt om in ynteraktyf elektromagnetysk fjild yn 'e keamer te foarmjen, it bewegingsberik fan elektroanen yn' e plasma binnen de keamer te fangen en te beheinen, it bewegingspaad fan elektroanen út te wreidzjen, en sadwaande de konsintraasje fan it plasma te fergrutsjen, en úteinlik mear te berikken. ôfsetting.
Derneist, om't mear elektroanen tichtby it oerflak fan it doel bûn binne, wurdt it bombardemint fan it substraat troch elektroanen fermindere, en de temperatuer fan it substraat wurdt fermindere. Yn ferliking mei de flat-plate DCPVD-technology is ien fan 'e meast foar de hân lizzende skaaimerken fan magnetron fysike dampdeposysjetechnology dat de ûntstekkingsspanning leger en stabiler is.
Fanwege syn hegere plasma konsintraasje en gruttere sputtering opbringst, it kin berikke poerbêst deposition effisjinsje, ôfsetting dikte kontrôle yn in grut omfang berik, krekte gearstalling kontrôle en legere ignition spanning. Dêrom is magnetron sputtering yn in dominante posysje yn 'e hjoeddeistige metalen film PVD. De ienfâldichste magnetron sputtering boarne design is te pleatsen in groep magneten op 'e rêch fan' e platte doel (bûten it fakuüm systeem) te generearjen in magnetysk fjild parallel oan it doel oerflak yn in lokaal gebiet op it doel oerflak.
As in permaninte magneet wurdt pleatst, is syn magnetysk fjild relatyf fêst, wat resultearret yn in relatyf fêste magnetyske fjild ferdieling op it doel oerflak yn 'e keamer. Allinich materialen yn spesifike gebieten fan it doel wurde sputtered, it doelbenuttingsnivo is leech, en de uniformiteit fan 'e taret film is min.
D'r is in beskate kâns dat de sputtered metaal of oare materiaal dieltsjes sille wurde dellein werom op it doel oerflak, dêrmei aggregearre yn dieltsjes en foarmje defekt fersmoarging. Dêrom brûke kommersjele magnetron-sputterboarnen meast in rotearjend magneetûntwerp om filmuniformiteit, doelbenuttingsrate en folsleine doelsputtering te ferbetterjen.
It is krúsjaal om dizze trije faktoaren te balansearjen. As it lykwicht net goed behannele wurdt, kin it resultearje yn in goede filmuniformiteit, wylst it doelbenuttingsnivo sterk wurdt fermindere (it doellibben ferkoarte), of it mislearjen fan folsleine doelsputtering of folsleine doelkorrosje, wat partikelproblemen sil feroarsaakje tidens it sputterjen proses.
Yn magnetron PVD technology, is it nedich om te beskôgje de rotearjende magneet beweging meganisme, doel foarm, doel koeling systeem en magnetron sputtering boarne, likegoed as de funksjonele konfiguraasje fan de basis dy't draacht de wafer, lykas wafer adsorption en temperatuer kontrôle. Yn it PVD-proses wurdt de temperatuer fan 'e wafer regele om de fereaske kristalstruktuer, korrelgrutte en oriïntaasje te krijen, lykas de stabiliteit fan prestaasjes.
Sûnt de waarmte conduction tusken de efterkant fan 'e wafel en it oerflak fan' e basis fereasket in bepaalde druk, meastal yn 'e folchoarder fan ferskate Torr, en de wurkdruk fan' e keamer is meastal yn 'e folchoarder fan ferskate mTorr, de druk op' e rêch fan 'e wafel is folle grutter as de druk op' e boppeste oerflak fan 'e wafel, dus in meganyske chuck of in elektrostatyske chuck is nedich om de wafel te pleatsen en te beheinen.
De meganyske chuck fertrout op syn eigen gewicht en de râne fan 'e wafel om dizze funksje te berikken. Hoewol it de foardielen hat fan ienfâldige struktuer en ûngefoelichheid foar it materiaal fan 'e wafel, is it râneeffekt fan' e wafel fanselssprekkend, wat net befoarderlik is foar de strikte kontrôle fan dieltsjes. Dêrom is it stadichoan ferfongen troch in elektrostatyske chuck yn it IC-produksjeproses.
Foar prosessen dy't net bysûnder gefoelich foar temperatuer, kin ek brûkt wurde in net-adsorption, non-edge kontakt shelving metoade (gjin druk ferskil tusken de boppeste en legere oerflakken fan de wafel). Tidens it PVD-proses sille de keamerbekleding en it oerflak fan 'e dielen yn kontakt mei it plasma wurde dellein en bedekt. As de deponearre filmdikte de limyt grutteret, sil de film barste en ôfskiele, wêrtroch dieltsjesproblemen feroarsaakje.
Dêrom is de oerflakbehanneling fan dielen lykas de voering de kaai foar it ferlingjen fan dizze limyt. Oerflak sânblasting en aluminium spuiten binne twa meast brûkte metoaden, wêrfan it doel is om de rûchheid fan it oerflak te fergrutsjen om de bân tusken de film en it voeringflak te fersterkjen.
3.5 Ionisaasje Physical Vapor Deposition Equipment
Mei de trochgeande ûntwikkeling fan mikro-elektroanyske technology wurde funksjegrutte lytser en lytser. Sûnt PVD-technology kin de ôfsettingsrjochting fan dieltsjes net kontrolearje, is it fermogen fan PVD om troch gatten en smelle kanalen mei hege aspektferhâldingen yn te gean beheind, wêrtroch't de útwreide tapassing fan tradisjonele PVD-technology hieltyd mear útdage wurdt. Yn it PVD-proses, as de aspektferhâlding fan 'e poregroef ferheget, nimt de dekking oan' e boaiem ôf, it foarmjen fan in eave-like oerhingjende struktuer oan 'e boppeste hoeke, en foarmje de swakste dekking oan' e ûnderste hoeke.
Ionisearre fysike dampdeposysjetechnology waard ûntwikkele om dit probleem op te lossen. It plasmatisearret earst de metaalatomen dy't op ferskate wizen fan it doel sputtered binne, en past dan de foarspanningsspanning oan dy't op 'e wafel laden wurdt om de rjochting en enerzjy fan' e metaalionen te kontrolearjen om in stabile rjochtingsmetaalionstream te krijen om in tinne film te meitsjen, en dêrmei te ferbetterjen de dekking fan 'e boaiem fan' e stappen fan hege aspekt ratio troch gatten en smelle kanalen.
De typyske skaaimerk fan ionisearre metalen plasma technology is de tafoeging fan in radio frekwinsje coil yn 'e keamer. Tidens it proses wurdt de wurkdruk fan 'e keamer op in relatyf hege steat hâlden (5 oant 10 kear de normale wurkdruk). Tidens PVD wurdt de radiofrekwinsjespoel brûkt om de twadde plasmaregio te generearjen, wêryn de argonplasmakonsintraasje tanimt mei de tanimming fan radiofrekwinsjekrêft en gasdruk. As de metalen atomen sputtered út it doel troch dizze regio passe, se ynteraksje mei de hege tichtheid argon plasma te foarmjen metaal ioanen.
It tapassen fan in RF-boarne op 'e wafeldrager (lykas in elektrostatyske chuck) kin de negative bias op' e wafel ferheegje om metalen positive ioanen oan 'e boaiem fan' e poregroef te lûken. Dizze rjochting metalen ion stream loodrecht op de wafel oerflak ferbettert de stap boaiem dekking fan hege aspekt ratio poarjes en smelle kanalen.
De negative foaroardielen tapast op 'e wafel feroarsaket ek ioanen om it wafel-oerflak te bombardearjen (reverse sputtering), dy't de oerhingjende struktuer fan' e mûle fan 'e poargroef ferswakket en de film dy't oan' e boaiem ôfset is op 'e sydmuorren oan' e hoeken fan 'e boaiem fan' e poar sputtert groove, dêrmei it ferbetterjen fan de stap dekking by de hoeken.
3.6 Atmosfearyske druk Chemical Vapor Deposition Equipment
Atmosfearyske druk gemyske dampdeposysje (APCVD) apparatuer ferwiist nei in apparaat dat in gasfoarmige reaksje boarne spuit mei in konstante snelheid op it oerflak fan in ferwaarme fêste substraat ûnder in omjouwing mei in druk tichtby atmosfearyske druk, wêrtroch't de reaksje boarne chemysk reagearret op it substraat oerflak, en de reaksje produkt wurdt dellein op it substraat oerflak te foarmjen in tinne film.
APCVD-apparatuer is de ierste CVD-apparatuer en wurdt noch altyd in soad brûkt yn yndustriële produksje en wittenskiplik ûndersyk. APCVD-apparatuer kin brûkt wurde foar it tarieden fan tinne films lykas single-crystal silisium, polycrystalline silisium, silisium dioxide, sink okside, titanium dioxide, phosphosilicate glês, en borophosphosilicate glês.
3.7 Low Pressure Chemical Vapor Deposition Equipment
Lytse druk gemyske dampdeposysje (LPCVD) apparatuer ferwiist nei apparatuer dy't gasfoarmige grûnstoffen brûkt om chemysk te reagearjen op it oerflak fan in fêste substraat ûnder in ferwaarme (350-1100 ° C) en lege druk (10-100mTorr) omjouwing, en de reactants wurde dellein op it substraat oerflak te foarmjen in tinne film. LPCVD-apparatuer wurdt ûntwikkele op basis fan APCVD om de kwaliteit fan tinne films te ferbetterjen, de distribúsjeuniformiteit fan karakteristike parameters lykas filmdikte en resistiviteit te ferbetterjen en produksje-effisjinsje te ferbetterjen.
Syn wichtichste skaaimerk is dat yn in lege druk termyske fjild omjouwing, it proses gas reagearret gemysk op it oerflak fan de wafel substraat, en de reaksje produkten wurde dellein op it substraat oerflak te foarmjen in tinne film. LPCVD-apparatuer hat foardielen yn 'e tarieding fan tinne films fan hege kwaliteit en kin brûkt wurde om tinne films te meitsjen lykas silisium okside, silisiumnitride, polysilicium, silisiumkarbid, galliumnitride en grafeen.
Yn ferliking mei APCVD fergruttet de leechdrukreaksjeomjouwing fan LPCVD-apparatuer de gemiddelde frije paad en diffusionskoëffisjint fan it gas yn 'e reaksjekeamer.
De reaksje gas en drager gas molekulen yn 'e reaksje keamer kin wurde gelijkmatig ferdield yn in koarte tiid, dus sterk ferbetterjen fan de uniformiteit fan film dikte, resistivity uniformiteit en stap dekking fan de film, en it konsumpsje fan reaksje gas is ek lyts. Dêrnjonken fersnelt de leechdrukomjouwing ek de oerdrachtsnelheid fan gasstoffen. Unreinheden en reaksje byprodukten diffused út it substraat kinne fluch nommen út 'e reaksje sône troch de grins laach, en de reaksje gas fluch giet troch de grins laach te berikken it substraat oerflak foar reaksje, dus effektyf ûnderdrukke sels-doping, tariede films fan hege kwaliteit mei steile oergong sônes, en ek ferbetterjen produksje effisjinsje.
3.8 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Equipment
Plasma fersterke gemyske damp deposition (PECVD) is in soad brûkte thin film deposition technology. Tidens it plasmaproses wurdt de gasfoarmige foarrinner ionisearre ûnder de aksje fan plasma om opwûne aktive groepen te foarmjen, dy't diffúsje nei it substraatflak en dan gemyske reaksjes ûndergean om de filmgroei te foltôgjen.
Neffens de frekwinsje fan plasmageneraasje kin it plasma brûkt yn PECVD wurde ferdield yn twa soarten: radiofrekwinsjeplasma (RF-plasma) en mikrogolfplasma (mikrogolfplasma). Op it stuit is de radiofrekwinsje brûkt yn 'e yndustry oer it algemien 13.56MHz.
De yntroduksje fan radiofrekwinsjeplasma wurdt normaal ferdield yn twa soarten: kapasityfkeppeling (CCP) en ynduktyfkeppeling (ICP). De kapasitive koppeling metoade is meastal in direkte plasma reaksje metoade; wylst de inductive coupling metoade kin wêze in direkte plasma metoade as in ôfstân plasma metoade.
Yn produksjeprosessen foar semiconductor wurdt PECVD faak brûkt om tinne films te groeien op substraten dy't metalen of oare temperatuergefoelige struktueren befetsje. Bygelyks, op it mêd fan back-end metalen ferbining fan yntegreare circuits, sûnt de boarne-, poarte- en drainstruktueren fan it apparaat binne foarme yn it front-end proses, is de groei fan tinne films op it mêd fan metalen ynterconnection ûnderwerp ta hiel strang termyske budzjet beheinings, dus it wurdt meastal ôfmakke mei plasma assistinsje. Troch it oanpassen fan de plasmaprosesparameters kinne de tichtens, gemyske gearstalling, ûnreinensynhâld, meganyske hurdens en stressparameters fan 'e tinne film groeid troch PECVD wurde oanpast en optimisearre binnen in bepaald berik.
3.9 Atomic Layer Deposition Equipment
Atomic layer deposition (ALD) is in tinne film deposition technology dy't groeit periodyk yn 'e foarm fan in kwasi-monoatomic laach. It skaaimerk is dat de dikte fan 'e deponearre film krekt oanpast wurde kin troch it oantal groeisyklusen te kontrolearjen. Oars as it proses fan gemyske dampdeposysje (CVD), passe de twa (of mear) foarrinners yn it ALD-proses ôfwikseljend troch it substraatflak en wurde effektyf isolearre troch it reinigjen fan seldsume gas.
De twa foarrinners sille net mingje en treffe yn 'e gasfaze om chemysk te reagearjen, mar reagearje allinich troch gemyske adsorpsje op it substraatflak. Yn elke ALD-syklus is de hoemannichte foarrinner adsorbearre op it substraatflak relatearre oan de tichtens fan 'e aktive groepen op it substraatflak. As de reaktive groepen op it substraat oerflak binne útput, sels as in oerskot fan foarrinner wurdt yntrodusearre, gemyske adsorption sil net foarkomme op it substraat oerflak.
Dit reaksjeproses wurdt in oerflak selsbeheinende reaksje neamd. Dit prosesmeganisme makket de dikte fan 'e film groeid yn elke syklus fan it ALD-proses konstant, sadat it ALD-proses de foardielen hat fan krekte diktekontrôle en goede filmstapdekking.
3.10 Molecular Beam Epitaksy Equipment
Molecular Beam Epitaxy (MBE) systeem ferwiist nei in epitaksiaal apparaat dat ien of mear termyske enerzjy atomêre balken of molekulêre balken brûkt om op in bepaalde snelheid te spuiten op it ferwaarme substraat oerflak mei in bepaalde snelheid ûnder ultra-hege fakuümbetingsten, en adsorbearje en migrearje op it substraat oerflak om epitaxiaal te groeien single crystal tinne films lâns de kristal as rjochting fan it substraat materiaal. Algemien, ûnder de betingst fan ferwaarming troch in jet furnace mei in waarmte skyld, de beam boarne foarmet in atomic beam of in molekulêre beam, en de film groeit laach foar laach lâns de kristal as rjochting fan it substraat materiaal.
De skaaimerken binne lege epitaksiale groeitemperatuer, en de dikte, ynterface, gemyske gearstalling en ûnreinenskonsintraasje kinne sekuer kontrolearre wurde op atoomnivo. Hoewol MBE ûntstie út 'e tarieding fan ultra-tinne single-kristalfilms fan semiconductor, is har tapassing no útwreide nei in ferskaat oan materiaalsystemen lykas metalen en isolearjende dielektrika, en kin III-V, II-VI, silisium, silisium germanium (SiGe) tariede. ), grafene, oksides en organyske films.
It molekulêre beam epitaksy (MBE) systeem is benammen gearstald út in ultra-hege fakuüm systeem, in molekulêre beam boarne, in substraat fixing en ferwaarming systeem, in stekproef oerdracht systeem, in in-situ monitoring systeem, in kontrôle systeem, en in test systeem.
It fakuümsysteem omfettet fakuümpompen (meganyske pompen, molekulêre pompen, ionpompen, en kondensaasjepompen, ensfh.) De algemien berikbere fakuümgraad is 10-8 oant 10-11 Torr. De fakuüm systeem hat benammen trije fakuüm wurkje keamers, nammentlik de stekproef ynjeksje keamer, de foarbehandeling en oerflak analyze keamer, en de groei keamer.
De sample-ynjeksjekeamer wurdt brûkt om samples nei de bûtenwrâld oer te bringen om de hege fakuümbetingsten fan oare keamers te garandearjen; de keamer foar foarbehanneling en oerflakanalyse ferbynt de sample-ynjeksjekeamer en de groeikeamer, en har haadfunksje is it foarferwurkjen fan it stekproef (ûntgassing op hege temperatuer om de folsleine skjinens fan it substraatflak te garandearjen) en foarriedige oerflakanalyse út te fieren op 'e skjinmakke sample; de groei keamer is it kearn diel fan it MBE systeem, benammen gearstald út in boarne oven en syn oerienkommende sluter gearkomste, in stekproef kontrôle konsole, in koeling systeem, in refleksje hege enerzjy elektron diffraksje (RHEED), en in-situ monitoring systeem . Guon produksje MBE apparatuer hat meardere groei keamer konfiguraasjes. It skematyske diagram fan 'e MBE-apparatuerstruktuer wurdt hjirûnder werjûn:
MBE fan silisiummateriaal brûkt silisium mei hege suverens as grûnstof, groeit ûnder ultraheech fakuüm (10-10~10-11Torr) betingsten, en de groeitemperatuer is 600~900 ℃, mei Ga (P-type) en Sb ( N-type) as dopingboarnen. Faak brûkte dopingboarnen lykas P, As en B wurde selden brûkt as beamboarnen, om't se dreech binne te ferdampen.
De reaksje keamer fan MBE hat in ultra-hege fakuüm omjouwing, dy't fergruttet de gemiddelde frije paad fan molekulen en ferminderet fersmoarging en oksidaasje op it oerflak fan it groeiende materiaal. It tariede epitaxiale materiaal hat in goede oerflakmorfology en uniformiteit, en kin makke wurde yn in mearlagige struktuer mei ferskate doping as ferskate materiaalkomponinten.
MBE-technology berikt de werhelle groei fan ultra-tinne epitaksiale lagen mei in dikte fan in inkele atomêre laach, en de ynterface tusken de epitaksiale lagen is steil. It befoarderet de groei fan III-V semiconductors en oare multi-komponint heterogene materialen. Op it stuit is it MBE-systeem in avansearre prosesapparatuer wurden foar de produksje fan in nije generaasje mikrofoave-apparaten en opto-elektroanyske apparaten. De neidielen fan MBE-technology binne trage groei fan film, hege fakuümeasken, en hege kosten foar gebrûk fan apparatuer en apparatuer.
3.11 Vapor Phase Epitaksy System
De dampfase epitaksy (VPE) systeem ferwiist nei in epitaksiaal groei apparaat dat ferfiert gasfoarmige ferbiningen nei in substraat en krijt in inkele kristal materiaal laach mei deselde rooster arrangement as it substraat troch gemyske reaksjes. De epitaksiale laach kin in homoepitaxiale laach (Si/Si) wêze of in heteroepitaxiale laach (SiGe/Si, SiC/Si, GaN/Al2O3, ensfh.). Op it stuit is VPE-technology in protte brûkt op it mêd fan tarieding fan nanomaterialen, krêftapparaten, opto-elektronyske halfgeleiderapparaten, sinne-fotovoltaïka, en yntegreare sirkwy.
Typyske VPE omfettet atmosfearyske druk epitaksy en fermindere druk epitaksy, ultra-hege fakuüm gemyske dampdeposysje, metalen organyske gemyske dampdeposysje, ensfh. drukkontrôle en stabiliteit, kontrôle fan dieltsjes en defekten, ensfh.
Op it stuit is de ûntwikkelingsrjochting fan mainstream kommersjele VPE-systemen grutte wafelladen, folslein automatyske kontrôle, en real-time tafersjoch fan temperatuer en groeiproses. VPE-systemen hawwe trije struktueren: fertikaal, horizontaal en silindrysk. De ferwaarmingsmetoaden omfetsje wjerstânferwaarming, heechfrekwinsje induksjeferwaarming en ynfrareade strielingferwaarming.
Op it stuit brûke VPE-systemen meast horizontale skiifstruktueren, dy't de skaaimerken hawwe fan goede uniformiteit fan epitaksiale filmgroei en grutte wafelladen. VPE-systemen besteane meastentiids út fjouwer dielen: reaktor, ferwaarmingsysteem, gaspaadsysteem en kontrôlesysteem. Om't de groeitiid fan GaAs en GaN epitaksiale films relatyf lang is, wurde induksjeferwaarming en fersetferwaarming meast brûkt. Yn silisium VPE brûkt dikke epitaksiale filmgroei meast ynduksjeferwaarming; tinne epitaksiale filmgroei brûkt meast ynfraread ferwaarming om it doel fan rappe temperatuerferheging / falle te berikken.
3.12 Liquid Phase Epitaksy System
Liquid Phase Epitaxy (LPE) systeem ferwiist nei de epitaksiale groeiapparatuer dy't it te groeien materiaal oplost (lykas Si, Ga, As, Al, ensfh.) en dopanten (lykas Zn, Te, Sn, ensfh.) metaal mei in legere rylpunt (lykas Ga, In, ensfh.), Sadat de solute is verzadigd of oerfersaturearre yn it solvent, en dan wurdt it ienkristlike substraat kontakt mei de oplossing, en de solute wurdt út 'e solvent delslein troch stadichoan cooling del, en in laach fan crystal materiaal mei in kristal struktuer en lattice konstante fergelykber mei dy fan it substraat wurdt groeid op it oerflak fan it substraat.
De LPE-metoade waard foarsteld troch Nelson et al. yn 1963. It wurdt brûkt om Si tinne films en single crystal materialen te groeien, likegoed as semiconductor materialen lykas III-IV groepen en kwik cadmium telluride, en kin brûkt wurde om te meitsjen ferskate opto-elektroanyske apparaten, magnetron apparaten, semiconductor apparaten en sinnesellen .
————————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera kin foarsjengrafyt dielen, sêft / stive filt, silisiumkarbid dielen, CVD silisiumkarbid dielen, enSiC / TaC coated dielenmei yn 30 dagen.
As jo ynteressearre binne yn 'e boppesteande semiconductorprodukten,aarzelje asjebleaft net om kontakt mei ús op de earste kear.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Post tiid: Aug-31-2024