1. Enkonduko
La procezo de ligado de substancoj (krudmaterialoj) al la surfaco de substrataj materialoj per fizikaj aŭ kemiaj metodoj nomiĝas maldika filmo kresko.
Laŭ malsamaj laborprincipoj, integra cirkvito maldika filmo deponado povas esti dividita en:
-Fizika Vapora Demetado (PVD);
-Kemia Vapora Deponado (CVD);
- Etendo.
2. Maldika Filmo-Procezo de Kresko
2.1 Fizika vapordemetado kaj ŝprucprocezo
La fizika vapordemetado (PVD) procezo rilatas al la uzo de fizikaj metodoj kiel ekzemple vakua vaporiĝo, sputtering, plasmotegaĵo kaj molekula trabo epitaksio por formi maldikan filmon sur la surfaco de oblato.
En la VLSI-industrio, la plej vaste uzata PVD-teknologio estas sputtering, kiu estas ĉefe uzata por elektrodoj kaj metalaj interkonektiĝoj de integraj cirkvitoj. Sputtering estas procezo en kiu maloftaj gasoj [kiel ekzemple argono (Ar)] estas jonigitaj en jonojn (kiel ekzemple Ar+) sub la ago de ekstera elektra kampo sub altaj vakukondiĉoj, kaj bombas la materialan celfonton sub alttensia medio, batante senkonscie atomojn aŭ molekulojn de la celmaterialo, kaj tiam alvenante al la surfaco de la oblato por formi maldikan filmon post kolizio-libera flugprocezo. Ar havas stabilajn kemiajn trajtojn, kaj ĝiaj jonoj ne reagos kemie kun la celmaterialo kaj la filmo. Ĉar integracirkvitaj blatoj eniras la 0.13μm-kupran interkonektigepokon, la kupra bariera materiala tavolo uzas titannitruron (TiN) aŭ tantalan nitruron (TaN) filmon. La postulo pri industria teknologio antaŭenigis la esploradon kaj disvolviĝon de la kemia reakcia ŝpructeknologio, tio estas, en la ŝprucĉambro, krom Ar, ekzistas ankaŭ reaktiva gasa nitrogeno (N2), tiel ke la Ti aŭ Ta bombardis de la celmaterialo Ti aŭ Ta reagas kun N2 por generi la postulatan TiN aŭ TaN-filmon.
Estas tri ofte uzataj ŝprucmetodoj, nome DC sputtering, RF sputtering kaj magnetron sputtering. Ĉar la integriĝo de integraj cirkvitoj daŭre pliiĝas, la nombro da tavoloj de plurtavola metala drataro pliiĝas, kaj la apliko de PVD-teknologio pli kaj pli ampleksas. PVD-materialoj inkluzivas Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2, ktp.
PVD kaj sputtering procezoj estas kutime kompletigitaj en tre sigelita reakcia ĉambro kun malplena grado de 1×10-7 ĝis 9×10-9 Torr, kiu povas certigi la purecon de la gaso dum la reago; en la sama tempo, ekstera alta tensio estas postulata por jonigi la raran gason por generi sufiĉe altan tension por bombadi la celon. La ĉefaj parametroj por taksi PVD kaj sputtering procezoj inkluzivas la kvanton de polvo, same kiel la rezistvaloro, unuformeco, reflektiveco dikeco kaj streĉo de la formita filmo.
2.2 Kemia Vapora Deponado kaj Sputtering Procezo
Kemia vapordemetado (CVD) rilatas al proceza teknologio, en kiu diversaj gasaj reaktoroj kun malsamaj partaj premoj reagas kemie je certa temperaturo kaj premo, kaj la generitaj solidaj substancoj estas deponitaj sur la surfaco de la substrata materialo por akiri la deziratan maldikan. filmo. En la tradicia procezo de fabrikado de integra cirkvito, la akiritaj maldikaj filmaj materialoj estas ĝenerale kunmetaĵoj kiel oksidoj, nitruroj, karburoj aŭ materialoj kiel polikristalina silicio kaj amorfa silicio. Selektema epitaksia kresko, kiu estas pli ofte uzata post la 45nm-nodo, kiel fonto kaj drenilo SiGe aŭ Si selektema epitaksia kresko, ankaŭ estas CVD-teknologio.
Tiu teknologio povas daŭri formi unukristalajn materialojn de la sama tipo aŭ simila al la origina krado sur ununura kristala substrato de silicio aŭ aliaj materialoj laŭ la origina krado. CVD estas vaste uzata en la kresko de izolaj dielektraj filmoj (kiel ekzemple SiO2, Si3N4 kaj SiON, ktp.) kaj metalaj filmoj (kiel volframo, ktp.).
Ĝenerale, laŭ la prema klasifiko, CVD povas esti dividita en atmosfera premo kemia vapordemetado (APCVD), sub-atmosfera premo kemia vapordemetado (SAPCVD) kaj malaltprema kemia vapordemetado (LPCVD).
Laŭ temperaturklasifiko, CVD povas esti dividita en altan temperaturon/malalttemperaturan oksidan filmon kemian vapordeponadon (HTO/LTO CVD) kaj rapidan termikan kemian vapordeponon (Rapid Thermal CVD, RTCVD);
Laŭ la reagfonto, CVD povas esti dividita en silan-bazita CVD, poliestera CVD (TEOS-bazita CVD) kaj metalorganika kemia vapordemetado (MOCVD);
Laŭ energia klasifiko, CVD povas esti dividita en termika kemia vapordemetado (Thermal CVD), plasmo plibonigita kemia vapordemetado (Plasma Enhanced CVD, PECVD) kaj alta denseca plasma kemia vapordemetado (High Density Plasma CVD, HDPCVD). Lastatempe, fluebla kemia vapora demetaĵo (Flowable CVD, FCVD) kun bonega pleniga kapablo ankaŭ estis evoluigita.
Malsamaj CVD-kreskitaj filmoj havas malsamajn ecojn (kiel kemia konsisto, dielektrika konstanto, streĉiĝo, streĉo kaj rompa tensio) kaj povas esti uzataj aparte laŭ malsamaj procezaj postuloj (kiel temperaturo, paŝa kovrado, plenigaĵo, ktp.).
2.3 Atomtavola demetprocezo
Atomtavoldemetado (ALD) rilatas al la demetado de atomtavolo post tavolo sur substratmaterialo kreskante ununuran atomfilmtavolon post tavolo. Tipa ALD adoptas la metodon de enigo de gasaj antaŭuloj en la reaktoron en alterna pulsmaniero.
Ekzemple, unue, la reakcia antaŭulo 1 estas enkondukita en la substratsurfaco, kaj post kemia adsorbado, ununura atoma tavolo estas formita sur la substratsurfaco; tiam la antaŭulo 1 restanta sur la substratsurfaco kaj en la reakcia ĉambro estas elpumpita per aerpumpilo; tiam la reakcia antaŭulo 2 estas enkondukita en la substratsurfaco, kaj kemie reagas kun la antaŭulo 1 adsorbita sur la substratsurfaco por generi la respondan maldikan filmmaterialon kaj la respondajn kromproduktojn sur la substratsurfaco; kiam la antaŭulo 1 reagas tute, la reago aŭtomate finiĝos, kio estas la mem-lima karakterizaĵo de ALD, kaj tiam la ceteraj reakciantoj kaj kromproduktoj estas ĉerpitaj por prepari por la sekva etapo de kresko; ripetante la ĉi-supran procezon senĉese, la demetado de maldikaj filmmaterialoj kreskitaj tavolo post tavolo kun ununuraj atomoj povas esti atingita.
Kaj ALD kaj CVD estas manieroj enkonduki gasan kemia reakcian fonton por reagi kemie sur la substratsurfaco, sed la diferenco estas ke la gasa reakcia fonto de CVD ne havas la karakterizaĵon de mem-limiga kresko. Videblas, ke la ŝlosilo por disvolvi ALD-teknologion estas trovi antaŭulojn kun mem-limigaj reakciaj propraĵoj.
2.4 Epitaksa Procezo
Epitaksa procezo rilatas al la procezo de kreskado de tute ordigita ununura kristala tavolo sur substrato. Ĝenerale parolante, la epitaksia procezo devas kreskigi kristalan tavolon kun la sama kradorientiĝo kiel la origina substrato sur ununura kristala substrato. Epitaxial procezo estas vaste uzata en semikonduktaĵo fabrikado, kiel epitaxial silicio oblatoj en la integra cirkvito industrio, enigita fonto kaj drenilo epitaxial kresko de MOS transistoroj, epitaxial kresko sur LED substratoj, ktp.
Laŭ la malsamaj fazaj statoj de la kreskfonto, epitaksiaj kreskmetodoj povas esti dividitaj en solidfazan epitaksion, likvafazan epitaksion kaj vaporfazan epitaksion. En integracirkvitoproduktado, la ofte uzataj epitaksiaj metodoj estas solidfaza epitaksio kaj vaporfaza epitaksio.
Solidfaza epitaksio: rilatas al la kresko de ununura kristala tavolo sur substrato uzanta solidan fonton. Ekzemple, termika kalciado post jonenplantado estas fakte solidfaza epitaksiprocezo. Dum jonenplantado, la siliciatomoj de la silicioblato estas bombaditaj per alt-energiaj enplantitaj jonoj, forlasante siajn originajn kradpoziciojn kaj iĝante amorfaj, formante surfacan amorfan silician tavolon. Post alt-temperatura termika kalcigado, la amorfaj atomoj revenas al siaj kradpozicioj kaj restas kongruaj kun la atomkristalorientiĝo ene de la substrato.
La kreskmetodoj de vaporfaza epitaksio inkluzivas kemian vaporfazan epitaksion, molekulan trabon epitaksion, atomtavolan epitaksion, ktp. En integra cirkvito-fabrikado, kemia vaporfaza epitaksio estas la plej ofte uzata. La principo de kemia vaporfaza epitaksio estas baze la sama kiel tiu de kemia vapordemetado. Ambaŭ estas procezoj kiuj deponas maldikajn filmojn per kemie reagado sur la surfaco de oblatoj post gasmiksado.
La diferenco estas ke ĉar kemia vaporfaza epitaksio kreskas ununuran kristalan tavolon, ĝi havas pli altajn postulojn por la malpuraĵenhavo en la ekipaĵo kaj la pureco de la oblasurfaco. La frua kemia vaporfaza epitaksia silicioprocezo devas esti efektivigita sub alttemperaturaj kondiĉoj (pli ol 1000 °C). Kun la plibonigo de proceza ekipaĵo, precipe la adopto de vakua interŝanĝo-ĉambra teknologio, la pureco de la ekipaĵa kavo kaj la surfaco de la silicia oblato multe plibonigis, kaj silicia epitaksio povas esti efektivigita je pli malalta temperaturo (600-700°). C). La epitaksia silicioblatoprocezo devas kreskigi tavolon de unukristala silicio sur la surfaco de la silicioblato.
Kompare kun la origina silicia substrato, la epitaksia silicia tavolo havas pli altan purecon kaj malpli da kradaj difektoj, tiel plibonigante la rendimenton de semikonduktaĵo-produktado. Krome, la kresko dikeco kaj dopa koncentriĝo de la epitaksia silicia tavolo kreskigita sur la silicia oblato povas esti flekseble desegnitaj, kio alportas flekseblecon al la dezajno de la aparato, kiel redukto de substrata rezisto kaj plibonigo de substrata izolado. La enigita font-drena epitaksia procezo estas teknologio vaste uzita en progresintaj logikteknologiaj nodoj.
Ĝi rilatas al la procezo de epitaksie kreskanta dopita germaniosilicio aŭ silicio en la fonto- kaj drenaj regionoj de MOS-transistoroj. La ĉefaj avantaĝoj de enkonduko de la enigita font-drena epitaksia procezo inkluzivas: kreskigi pseŭdokristalan tavolon enhavantan streson pro kradadaptado, plibonigante kanala portanta movebleco; surloka dopado de la fonto kaj drenilo povas redukti la parazitan reziston de la font-drena krucvojo kaj redukti la difektojn de alt-energia jon-enplantado.
3. maldika filmo kresko ekipaĵo
3.1 Malplena vaporiĝa ekipaĵo
Vakua vaporiĝo estas tega metodo, kiu varmigas solidajn materialojn en vakua ĉambro por igi ilin vaporiĝi, vaporiĝi aŭ sublimi, kaj poste kondensiĝi kaj deponi sur la surfaco de substrata materialo je certa temperaturo.
Kutime ĝi konsistas el tri partoj, nome la vakua sistemo, vaporiĝa sistemo kaj varmiga sistemo. La vakua sistemo konsistas el vakuotuboj kaj vakuopumpiloj, kaj ĝia ĉefa funkcio estas provizi kvalifikitan vakuan medion por vaporiĝo. La vaporiĝa sistemo konsistas el vaporiĝa tablo, hejta komponento kaj temperaturmezura komponento.
La celmaterialo por esti vaporigita (kiel ekzemple Ag, Al, ktp.) estas metita sur la vaporiĝtablon; la hejtado kaj temperaturmezura komponanto estas fermitcirkla sistemo uzata por kontroli la vaporiĝtemperaturon por certigi glatan vaporiĝon. La hejtsistemo konsistas el oblata stadio kaj hejta komponento. La oblata stadio estas uzata por meti la substraton sur kiu la maldika filmo devas esti vaporigita, kaj la hejta komponanto estas uzata por realigi substratan hejtadon kaj temperaturmezuran retrokontrolon.
La vakua medio estas gravega kondiĉo en la vakua vaporiĝoprocezo, kiu rilatas al la vaporiĝa indico kaj la kvalito de la filmo. Se la vakugrado ne plenumas la postulojn, la vaporigitaj atomoj aŭ molekuloj ofte kolizias kun la restaj gasaj molekuloj, igante ilian averaĝan liberan vojon pli malgranda, kaj la atomoj aŭ molekuloj severe disiĝos, tiel ŝanĝante la direkton de movado kaj reduktante la filmon. formada indico.
Krome, pro la ĉeesto de restaj malpuraj gasaj molekuloj, la deponita filmo estas serioze poluita kaj de malbona kvalito, precipe kiam la premo-altiĝo de la ĉambro ne plenumas la normon kaj estas elfluado, aero trafluos en la vakuan ĉambron. , kiu havos gravan efikon al la filmkvalito.
La strukturaj trajtoj de la vakua vaporiĝa ekipaĵo determinas, ke la unuformeco de la tegaĵo sur grandgrandaj substratoj estas malbona. Por plibonigi ĝian unuformecon, la metodo pliigi la font-substratan distancon kaj turni la substraton estas ĝenerale adoptita, sed pligrandigi la font-substratan distancon oferos la kreskorapidecon kaj purecon de la filmo. Samtempe, pro la pliiĝo de la vakua spaco, la utiliga indico de la vaporiĝinta materialo estas reduktita.
3.2 PK fizika vapordeponejo ekipaĵo
Rekta kurenta fizika vapordemetado (DCPVD) ankaŭ estas konata kiel katoda ŝprucado aŭ vakua DC-du-etapa ŝprucado. La celmaterialo de vakua DC-sputtering estas utiligita kiel la katodo kaj la substrato estas utiligita kiel la anodo. Vakuoŝprucado devas formi plasmon jonigante la procezgason.
La ŝarĝitaj partikloj en la plasmo estas akcelitaj en la elektra kampo por akiri certan kvanton da energio. La partikloj kun sufiĉa energio bombadas la surfacon de la celmaterialo, tiel ke la celatomoj estas elŝprucitaj; la ŝprucitaj atomoj kun certa kineta energio moviĝas direkte al la substrato por formi maldikan filmon sur la surfaco de la substrato. La gaso uzata por ŝprucado estas ĝenerale malofta gaso, kiel argono (Ar), do la filmo formita per ŝprucado ne estos poluita; krome, la atomradiuso de argono estas pli taŭga por ŝprucado.
La grandeco de la ŝprucantaj partikloj devas esti proksima al la grandeco de la cel-atomoj por esti ŝprucitaj. Se la partikloj estas tro grandaj aŭ tro malgrandaj, efika ŝprucado ne povas esti formita. Aldone al la grandecfaktoro de la atomo, la masfaktoro de la atomo ankaŭ influos la ŝprucanta kvaliton. Se la ŝpruciĝanta partiklofonto estas tro malpeza, la celatomoj ne estos ŝprucitaj; se la ŝprucantaj partikloj estas tro pezaj, la celo estos "fleksita" kaj la celo ne estos ŝprucita.
La celmaterialo uzita en DCPVD devas esti direktisto. Ĉi tio estas ĉar kiam la argonjonoj en la procezgaso bombas la celmaterialon, ili rekombinos kun la elektronoj sur la surfaco de la celmaterialo. Kiam la celmaterialo estas konduktilo kiel metalo, la elektronoj konsumitaj de ĉi tiu rekombino estas pli facile replenigitaj per la elektroprovizo kaj liberaj elektronoj en aliaj partoj de la celmaterialo per elektra kondukado, tiel ke la surfaco de la celmaterialo kiel tuta restas negative ŝargita kaj ŝprucado estas konservita.
Male, se la celmaterialo estas izolilo, post kiam la elektronoj sur la surfaco de la celmaterialo estas rekombinitaj, la liberaj elektronoj en aliaj partoj de la celmaterialo ne povas esti replenigitaj per elektra kondukado, kaj eĉ pozitivaj ŝargoj amasiĝos sur la surfaco de la celmaterialo, igante la celmaterialan potencialon altiĝi, kaj la negativa ŝargo de la celmaterialo estas malfortigita ĝis ĝi malaperas, poste kondukante al la fino de sputtering.
Tial, por igi izolajn materialojn ankaŭ uzeblaj por ŝprucado, necesas trovi alian ŝprucmetodon. Radiofrekvenca ŝprucado estas ŝprucmetodo, kiu taŭgas por kaj konduktaj kaj nekonduktaj celoj.
Alia malavantaĝo de DCPVD estas ke la ŝaltita tensio estas alta kaj la elektronbombado sur la substrato estas forta. Efika maniero solvi ĉi tiun problemon estas uzi magnetronan ŝprucadon, do magnetronan ŝprucado estas vere de praktika valoro en la kampo de integraj cirkvitoj.
3.3 RF-Fizika Vapora Deponejo
Radiofrekvenca fizika vapordemetado (RFPVD) uzas radiofrekvencan potencon kiel la ekscitfonton kaj estas PVD-metodo taŭga por diversaj metalaj kaj nemetalaj materialoj.
La oftaj frekvencoj de la RF-elektroprovizo uzata en RFPVD estas 13.56MHz, 20MHz, kaj 60MHz. La pozitivaj kaj negativaj cikloj de la RF-elektroprovizo aperas alterne. Kiam la PVD-celo estas en la pozitiva duonciklo, ĉar la celsurfaco estas ĉe pozitiva potencialo, la elektronoj en la proceza atmosfero fluos al la celsurfaco por neŭtraligi la pozitivan ŝargon akumulitan sur ĝia surfaco, kaj eĉ daŭre amasigi elektronojn, igante ĝian surfacon negative partia; kiam la ŝpruccelo estas en la negativa duonciklo, la pozitivaj jonoj moviĝos direkte al la celo kaj estos parte neŭtraligitaj sur la celsurfaco.
La plej kritika afero estas, ke la movrapideco de elektronoj en la RF-elektra kampo estas multe pli rapida ol tiu de pozitivaj jonoj, dum la tempo de la pozitivaj kaj negativaj duoncikloj estas la sama, do post kompleta ciklo, la cela surfaco estos. "reto" negative ŝargita. Tial, en la unuaj malmultaj cikloj, la negativa ŝargo de la cela surfaco montras kreskantan tendencon; poste, la celsurfaco atingas stabilan negativan potencialon; poste, ĉar la negativa ŝargo de la celo havas forpuŝan efikon al elektronoj, la kvanto de pozitivaj kaj negativaj ŝargoj ricevitaj de la cela elektrodo tendencas ekvilibrigi, kaj la celo prezentas stabilan negativan ŝargon.
De la ĉi-supra procezo, oni povas vidi, ke la procezo de negativa tensio-formado havas nenion komunan kun la propraĵoj de la cela materialo mem, do la RFPVD-metodo ne nur povas solvi la problemon de ŝprucado de izolantaj celoj, sed ankaŭ estas bone kongrua. kun konvenciaj metalaj konduktorceloj.
3.4 Magnetron-ŝpruciga ekipaĵo
Magnetrona ŝprucado estas PVD-metodo kiu aldonas magnetojn al la malantaŭo de la celo. La aldonitaj magnetoj kaj la DC elektroprovizo (aŭ AC elektroprovizo) sistemo formas magnetronan ŝprucfonton. La ŝprucfonto estas uzata por formi interagan elektromagnetan kampon en la kamero, kapti kaj limigi la movadan gamon de elektronoj en la plasmo ene de la kamero, etendi la movan vojon de elektronoj kaj tiel pliigi la koncentriĝon de la plasmo, kaj finfine atingi pli. depozicio.
Krome, ĉar pli da elektronoj estas ligitaj proksime de la surfaco de la celo, la bombado de la substrato de elektronoj estas reduktita, kaj la temperaturo de la substrato estas reduktita. Kompare kun la platplata DCPVD-teknologio, unu el la plej evidentaj trajtoj de magnetrona fizika vapora deponado-teknologio estas, ke la ŝaltita malŝarĝa tensio estas pli malalta kaj pli stabila.
Pro ĝia pli alta plasmokoncentriĝo kaj pli granda sputtering-rendimento, ĝi povas atingi bonegan deponan efikecon, deponan dikeckontrolon en granda grandeco, precizan komponan kontrolon kaj pli malaltan ŝaltan tension. Tial, magnetrona ŝprucado estas en domina pozicio en la nuna metalfilmo PVD. La plej simpla magnetrona ŝprucanta fontdezajno devas meti grupon de magnetoj sur la dorsan flankon de la plata celo (ekster la vakusistemo) por generi kampon paralelan al la celsurfaco en loka ĉirkaŭaĵo sur la celsurfaco.
Se permanenta magneto estas metita, ĝia magneta kampo estas relative fiksa, rezultigante relative fiksan magnetan distribuadon sur la celsurfaco en la kamero. Nur materialoj en specifaj areoj de la celo estas ŝprucitaj, la cela utiliga indico estas malalta, kaj la unuformeco de la preta filmo estas malbona.
Estas certa probableco, ke la ŝprucita metalo aŭ aliaj materialaj partikloj estos deponitaj reen sur la celsurfacon, tiel kunigante en partiklojn kaj formante difektan poluadon. Sekve, komercaj magnetronaj ŝprucfontoj plejparte uzas rotacian magnetdezajnon por plibonigi filmunuformecon, cel-utiligan indicon, kaj plenan celsputeradon.
Estas grave ekvilibrigi ĉi tiujn tri faktorojn. Se la ekvilibro ne estas bone pritraktita, ĝi povas rezultigi bonan filman unuformecon dum tre reduktas la cel-utiligan indicon (mallongigante la celvivon), aŭ malsukcesante atingi plenan celan ŝprucadon aŭ plenan celan korodon, kiu kaŭzos partikloproblemojn dum la ŝprucado. procezo.
En magnetrona PVD-teknologio, necesas konsideri la turniĝantan magnetan movadan mekanismon, celformon, celan malvarmigan sistemon kaj magnetronan ŝprucfonton, same kiel la funkcian agordon de la bazo, kiu portas la oblaton, kiel ekzemple oblatan adsorbadon kaj temperaturkontrolon. En la PVD-procezo, la temperaturo de la oblato estas kontrolita por akiri la bezonatan kristalan strukturon, grajngrandecon kaj orientiĝon, kaj ankaŭ la stabilecon de agado.
Ĉar la varmokondukado inter la dorso de la oblato kaj la surfaco de la bazo postulas certan premon, kutime en la ordo de pluraj Torr, kaj la laborpremo de la ĉambro estas kutime en la ordo de pluraj mTorr, la premo sur la dorso de la oblato estas multe pli granda ol la premo sur la supra surfaco de la oblato, tiel ke mekanika chuck aŭ elektrostatika chuck estas necesa por poziciigi kaj limigi la oblaton.
La mekanika chuck dependas de sia propra pezo kaj la rando de la oblato por atingi ĉi tiun funkcion. Kvankam ĝi havas la avantaĝojn de simpla strukturo kaj malsentemo al la materialo de la oblato, la randefiko de la oblato estas evidenta, kio ne estas favora al la strikta kontrolo de eroj. Tial, ĝi estis iom post iom anstataŭigita per elektrostatika mandrilo en la IC-produktadprocezo.
Por procezoj kiuj ne estas precipe sentemaj al temperaturo, ne-adsorba, ne-randa kontaktbreta metodo (neniu premdiferenco inter la supraj kaj malsupraj surfacoj de la oblato) ankaŭ povas esti uzita. Dum la PVD-procezo, la ĉambra tegaĵo kaj la surfaco de la partoj en kontakto kun la plasmo estos deponitaj kaj kovritaj. Kiam la deponita filmo dikeco superas la limon, la filmo fendetiĝos kaj senŝeliĝos, kaŭzante partikloproblemojn.
Tial, la surfaca traktado de partoj kiel la tegaĵo estas la ŝlosilo por etendi ĉi tiun limon. Surfaca sablado kaj aluminia ŝprucado estas du ofte uzataj metodoj, kies celo estas pliigi la surfacan malglatecon por plifortigi la ligon inter la filmo kaj la tegsurfaco.
3.5 joniga Fizika Vapora Deponejo
Kun la kontinua evoluo de mikroelektronika teknologio, karakterizaj grandecoj iĝas pli kaj pli malgrandaj. Ĉar PVD-teknologio ne povas kontroli la depondirekton de partikloj, la kapablo de PVD eniri tra truoj kaj mallarĝaj kanaloj kun altaj bildformatoj estas limigita, igante la vastigitan aplikon de tradicia PVD-teknologio ĉiam pli defiita. En la PVD-procezo, ĉar la bildformato de la porkanelo pliiĝas, la priraportado ĉe la fundo malpliiĝas, formante elpendaĵo-similan superpendan strukturon ĉe la supra angulo, kaj formante la plej malfortan priraportadon ĉe la malsupra angulo.
Jonigita fizika vapordemetteknologio estis evoluigita por solvi tiun problemon. Ĝi unue plasmatigas la metalajn atomojn ŝprucitaj de la celo en malsamaj manieroj, kaj poste ĝustigas la biasan tension ŝarĝitan sur la oblato por kontroli la direkton kaj energion de la metalaj jonoj por akiri stabilan direktan metaljonan fluon por prepari maldikan filmon, tiel plibonigante. la kovrado de la fundo de la ŝtupoj de alta bildformato tra truoj kaj mallarĝaj kanaloj.
La tipa trajto de jonigita metala plasmoteknologio estas la aldono de radiofrekvenca bobeno en la kamero. Dum la procezo, la laborpremo de la ĉambro estas konservita en relative alta stato (5 ĝis 10 fojojn la normala laborpremo). Dum PVD, la radiofrekvenca bobeno estas uzata por generi la duan plasmoregionon, en kiu la argona plasmokoncentriĝo pliiĝas kun la pliiĝo de radiofrekvenca potenco kaj gaspremo. Kiam la metalatomoj ŝprucitaj de la celo pasas tra ĉi tiu regiono, ili interagas kun la alt-denseca argonplasmo por formi metaljonojn.
Apliki RF-fonton ĉe la oblatoportilo (kiel ekzemple elektrostatika chuck) povas pliigi la negativan biason sur la oblato por altiri metalajn pozitivajn jonojn al la fundo de la porkanelo. Ĉi tiu direkta metala jonfluo perpendikulara al la oblasurfaco plibonigas la ŝtupan malsupran priraportadon de altaj bildformaj poroj kaj mallarĝaj kanaloj.
La negativa biaso aplikita al la oblato ankaŭ igas jonojn bombadi la oblatan surfacon (inversa ŝprucado), kiu malfortigas la superpendan strukturon de la pora kanelbuŝo kaj ŝprucas la filmon deponitan ĉe la fundo sur la flankmuroj ĉe la anguloj de la fundo de la poro. kanelo, tiel plibonigante la paŝokovradon ĉe la anguloj.
3.6 Atmosfera Premo Kemia Vapora Deponejo
Atmosfera prema kemia vapordemetado (APCVD) ekipaĵo rilatas al aparato kiu ŝprucas gasan reakcian fonton kun konstanta rapideco sur la surfacon de varmigita solida substrato sub medio kun premo proksima al atmosfera premo, igante la reagfonton reagi kemie sur. la substratsurfaco, kaj la reagprodukto estas deponita sur la substratsurfaco por formi maldikan filmon.
APCVD-ekipaĵo estas la plej frua CVD-ekipaĵo kaj daŭre estas vaste uzata en industria produktado kaj scienca esplorado. APCVD-ekipaĵo povas esti uzata por prepari maldikajn filmojn kiel unukristala silicio, polikristala silicio, silicia dioksido, zinkoksido, titana dioksido, fosfosilikatvitro kaj borofosfosilikatvitro.
3.7 Malalta Premo Kemia Vapora Deponejo
Malaltprema kemia vapordemetado (LPCVD) ekipaĵo rilatas al ekipaĵo kiu uzas gasajn krudaĵojn por reagi kemie sur la surfaco de solida substrato sub varmigita (350-1100°C) kaj malaltprema (10-100mTorr) medio, kaj la reakciantoj estas deponitaj sur la substratsurfaco por formi maldikan filmon. LPCVD-ekipaĵo estas evoluigita surbaze de APCVD por plibonigi la kvaliton de maldikaj filmoj, plibonigi la distribuan unuformecon de karakterizaj parametroj kiel filmo dikeco kaj resistiveco, kaj plibonigi produktan efikecon.
Ĝia ĉefa trajto estas, ke en malaltprema termika kampa medio, la proceza gaso reagas kemie sur la surfaco de la oblata substrato, kaj la reagproduktoj estas deponitaj sur la substrata surfaco por formi maldikan filmon. LPCVD-ekipaĵo havas avantaĝojn en la preparado de altkvalitaj maldikaj filmoj kaj povas esti uzata por prepari maldikajn filmojn kiel silician ruston, silician nitruron, polisilicon, silician karburon, galian nitruron kaj grafenon.
Kompare kun APCVD, la malaltprema reagmedio de LPCVD-ekipaĵo pliigas la averaĝan liberan vojon kaj disvastigkoeficienton de la gaso en la reakcia ĉambro.
La reakcia gaso kaj portanta gaso molekuloj en la reakcia ĉambro povas esti egale distribuitaj en mallonga tempo, tiel multe plibonigante la unuformecon de filmo dikeco, resistiveco unuformeco kaj paŝo kovrado de la filmo, kaj la konsumo de reakcia gaso estas ankaŭ malgranda. Krome, la malaltprema medio ankaŭ plirapidigas la transdonon de gasaj substancoj. Malpuraĵoj kaj reakciaj kromproduktoj disvastigitaj de la substrato povas esti rapide prenitaj el la reagzono tra la limtavolo, kaj la reaggaso rapide pasas tra la limtavolo por atingi la substratsurfacon por reago, tiel efike subpremante mem-dopadon, preparante. altkvalitaj filmoj kun krutaj transiraj zonoj, kaj ankaŭ plibonigante produktadon.
3.8 Plasma Plibonigita Kemia Vapora Deponejo
Plasma plifortigita kemia vapordemetado (PECVD) estas vaste uzata thin filma deponteknologio. Dum la plasmoprocezo, la gasa antaŭulo estas jonigita sub la ago de plasmo por formi ekscititajn aktivajn grupojn, kiuj difuzas al la substratsurfaco kaj tiam spertas kemiajn reagojn por kompletigi la filmkreskon.
Laŭ la ofteco de plasmogenerado, la plasmo uzata en PECVD povas esti dividita en du tipojn: radiofrekvenca plasmo (RF-plasmo) kaj mikroonda plasmo (Mikroonda plasmo). Nuntempe, la radiofrekvenco uzata en la industrio estas ĝenerale 13.56MHz.
La enkonduko de radiofrekvenca plasmo estas kutime dividita en du tipojn: kapacita kuplado (CCP) kaj indukta kuplado (ICP). La kapacita kunliga metodo estas kutime rekta plasma reakcia metodo; dum la indukta kunliga metodo povas esti rekta plasmometodo aŭ malproksima plasmometodo.
En semikonduktaĵaj produktadprocezoj, PECVD ofte kutimas kreskigi maldikajn filmojn sur substratoj enhavantaj metalojn aŭ aliajn temperatur-sentemajn strukturojn. Ekzemple, en la kampo de malantaŭa metala interkonekto de integraj cirkvitoj, ĉar la fonto, pordego kaj drenaj strukturoj de la aparato formiĝis en la antaŭa procezo, la kresko de maldikaj filmoj en la kampo de metala interkonekto estas submetita. al tre striktaj termikaj buĝetlimoj, tiel ke ĝi estas kutime kompletigita kun plasmohelpo. Ĝustigante la plasmajn procezajn parametrojn, la denseco, kemia komponado, malpura enhavo, mekanika fortikeco kaj streĉaj parametroj de la maldika filmo kreskigita de PECVD povas esti ĝustigitaj kaj optimumigitaj ene de certa gamo.
3.9 Ekipaĵo de Deponejo de Atoma Tavolo
Atomtavola demetaĵo (ALD) estas maldika filma demetteknologio kiu periode kreskas en la formo de kvazaŭ-monoatoma tavolo. Ĝia karakterizaĵo estas, ke la dikeco de la deponita filmo povas esti precize ĝustigita kontrolante la nombron da kreskocikloj. Male al la kemia vapordemetaĵo (CVD) procezo, la du (aŭ pli) antaŭuloj en la ALD-procezo alterne pasas tra la substratsurfaco kaj estas efike izolitaj per la elpurigo de rara gaso.
La du antaŭuloj ne miksiĝos kaj renkontos en la gasfazo por reagi kemie, sed nur reagos per kemia adsorbado sur la substratsurfaco. En ĉiu ALD-ciklo, la kvanto de antaŭulo adsorbita sur la substratsurfaco estas rilatita al la denseco de la aktivaj grupoj sur la substratsurfaco. Kiam la reaktivaj grupoj sur la substratsurfaco estas elĉerpitaj, eĉ se troo de antaŭulo estas lanĉita, kemia adsorbado ne okazos sur la substratsurfaco.
Tiu ĉi reagprocezo estas nomita surfaca mem-limiga reago. Ĉi tiu proceza mekanismo faras la dikecon de la filmo kreskigita en ĉiu ciklo de la ALD-procezo konstanta, do la ALD-procezo havas la avantaĝojn de preciza dikeco-kontrolo kaj bona filmpaŝa kovrado.
3.10 Molekula Fasko Epitaksia Ekipaĵo
Molecular Beam Epitaxy (MBE) sistemo rilatas al epitaksial aparato kiu uzas unu aŭ plurajn varmoenergiajn atomtrabojn aŭ molekulajn trabojn por ŝpruci sur la varmigitan substratsurfacon je certa rapideco sub ultra-altaj vakukondiĉoj, kaj adsorbi kaj migri sur la substratsurfaco. epitaksie kreskigi unukristalajn maldikaj filmoj laŭ la kristala aksodirekto de la substratmaterialo. Ĝenerale, sub la kondiĉo de hejtado per jetforno kun varmoŝildo, la radiofonto formas atoman faskon aŭ molekulan faskon, kaj la filmo kreskas tavolo post tavolo laŭ la kristala aksodirekto de la substratmaterialo.
Ĝiaj trajtoj estas malalta epitaksia kreskotemperaturo, kaj la dikeco, interfaco, kemia konsisto kaj malpura koncentriĝo povas esti precize kontrolitaj ĉe la atomnivelo. Kvankam MBE originis de la preparado de duonkonduktaĵoj ultra-maldikaj unukristalaj filmoj, ĝia apliko nun disetendiĝis al diversaj materialaj sistemoj kiel metaloj kaj izolaj dielektrikoj, kaj povas prepari III-V, II-VI, silicion, silician germanion (SiGe). ), grafeno, oksidoj kaj organikaj filmoj.
La sistemo de molekula fasko epitaksio (MBE) estas ĉefe kunmetita de ultra-alta vakua sistemo, molekula radiofonto, substrata fiksa kaj hejta sistemo, specimena transiga sistemo, surloka monitora sistemo, kontrolsistemo kaj testo. sistemo.
La vakuosistemo inkluzivas vakuopumpilojn (mekanikaj pumpiloj, molekulaj pumpiloj, jonaj pumpiloj kaj kondensaj pumpiloj ktp.) kaj diversajn valvojn, kiuj povas krei ultra-altan vakuan kreskan medion. La ĝenerale atingebla malplena grado estas 10-8 ĝis 10-11 Torr. La vakua sistemo ĉefe havas tri vakuajn laborĉambrojn, nome la specimenan injektan ĉambron, la antaŭtraktadon kaj surfacan analizan ĉambron, kaj la kreskĉambron.
La specimena injekta ĉambro estas uzata por translokigi specimenojn al la ekstera mondo por certigi la altajn malplenajn kondiĉojn de aliaj ĉambroj; la ĉambro de antaŭtraktado kaj surfaca analizo konektas la specimenan injektan ĉambron kaj la kreskĉambron, kaj ĝia ĉefa funkcio estas antaŭprilabori la specimenon (alt-temperatura degasado por certigi la kompletan purecon de la substrata surfaco) kaj fari preparan surfacan analizon sur la purigita specimeno; la kreskkamero estas la kernparto de la MBE-sistemo, ĉefe kunmetita de fontforno kaj ĝia ekvivalenta obturatoro, specimena kontrolkonzolo, malvarmiga sistemo, reflekta altenergia elektrona difrakto (RHEED), kaj surloka monitora sistemo. . Iu produktada MBE-ekipaĵo havas multoblajn kreskkamerkonfiguraciojn. La skema diagramo de la MBE-ekipaĵstrukturo estas montrita malsupre:
MBE de silicia materialo uzas altpuran silicion kiel krudmaterialon, kreskas sub ultra-alta vakuo (10-10~10-11Torr) kondiĉoj, kaj la kreskotemperaturo estas 600~900℃, kun Ga (P-tipo) kaj Sb ( N-tipo) kiel dopaj fontoj. Ofte uzitaj dopaj fontoj kiel ekzemple P, As kaj B malofte estas utiligitaj kiel radiofontoj ĉar ili malfacilas vaporiĝi.
La reakcia ĉambro de MBE havas ultra-altan vakuan medion, kiu pliigas la averaĝan liberan vojon de molekuloj kaj reduktas poluadon kaj oksigenadon sur la surfaco de la kreskanta materialo. La epitaksia materialo preparita havas bonan surfacmorfologion kaj unuformecon, kaj povas esti farita en plurtavolan strukturon kun malsama dopado aŭ malsamaj materialaj komponentoj.
MBE-teknologio atingas la ripetan kreskon de ultra-maldikaj epitaksaj tavoloj kun dikeco de ununura atoma tavolo, kaj la interfaco inter la epitaksiaj tavoloj estas kruta. Ĝi antaŭenigas la kreskon de III-V duonkonduktaĵoj kaj aliaj multkomponentaj heterogenaj materialoj. Nuntempe, la MBE-sistemo fariĝis altnivela proceza ekipaĵo por la produktado de nova generacio de mikroondaj aparatoj kaj optoelektronikaj aparatoj. La malavantaĝoj de MBE-teknologio estas malrapida filma kreskorapideco, altaj vakuopostuloj kaj altaj ekipaĵoj kaj ekipaĵaj uzkostoj.
3.11 Vaporfaza Epitaksia Sistemo
La vaporfaza epitaksio (VPE) sistemo rilatas al epitaksia kreskaparato kiu transportas gasajn kunmetaĵojn al substrato kaj akiras ununuran kristalan materialan tavolon kun la sama kradaranĝo kiel la substrato tra kemiaj reakcioj. La epitaksa tavolo povas esti homoepitaxial tavolo (Si/Si) aŭ heteroepitaxial tavolo (SiGe/Si, SiC/Si, GaN/Al2O3, ktp.). Nuntempe, VPE-teknologio estis vaste uzata en la kampoj de nanomateriala preparado, potencaj aparatoj, duonkonduktaĵaj optoelektronikaj aparatoj, suna fotovoltaiko kaj integraj cirkvitoj.
Tipa VPE inkluzivas epitaksion de atmosfera premo kaj reduktitan preman epitaksion, ultra-altan vakuan kemian vapordemetadon, metalan organikan kemian vapordeponon, ktp. La ŝlosilaj punktoj en VPE-teknologio estas reakcia ĉambro-dezajno, gasflua reĝimo kaj unuformeco, temperaturunuformeco kaj precizeca kontrolo, premkontrolo kaj stabileco, partiklo kaj difektokontrolo, ktp.
Nuntempe, la disvolva direkto de ĉefaj komercaj VPE-sistemoj estas granda ŝarĝo de oblatoj, plene aŭtomata kontrolo kaj realtempa monitorado de temperaturo kaj kreskoprocezo. VPE-sistemoj havas tri strukturojn: vertikala, horizontala kaj cilindra. La hejtmetodoj inkluzivas rezistan hejton, altfrekvencan indukta hejtado kaj infraruĝan radiada hejtado.
Nuntempe, VPE-sistemoj plejparte uzas horizontalajn diskostrukturojn, kiuj havas la karakterizaĵojn de bona unuformeco de epitaxial filmkresko kaj granda oblaĵŝarĝo. VPE-sistemoj kutime konsistas el kvar partoj: reaktoro, hejtsistemo, gasvojsistemo kaj kontrolsistemo. Ĉar la kreskotempo de GaAs kaj GaN epitaksaj filmoj estas relative longa, indukta hejtado kaj rezista hejtado estas plejparte uzataj. En silicio VPE, dika epitaxial filmkresko plejparte uzas induktan hejton; maldika epitaksia filmkresko plejparte uzas infraruĝan hejton por atingi la celon de rapida temperaturaltiĝo/falo.
3.12 Likva Faza Epitaksia Sistemo
Likva Faza Epitaksio (LPE) sistemo rilatas al la epitaksia kreskekipaĵo kiu solvas la materialon por esti kultivita (kiel ekzemple Si, Ga, As, Al, ktp.) kaj dopantoj (kiel ekzemple Zn, Te, Sn, ktp.) metalo kun pli malalta frostopunkto (kiel Ga, In, ktp.), tiel ke la soluto estas saturita aŭ supersaturita en la solvilo, kaj tiam la unukristala substrato estas kontaktita kun la solvaĵo, kaj la soluto estas precipitata de la solvilo per iom post iom malvarmiĝas, kaj sur la surfaco de la substrato kreskas tavolo de kristala materialo kun kristala strukturo kaj krada konstanta simila al tiu de la substrato.
La LPE-metodo estis proponita fare de Nelson et al. en 1963. Ĝi estas uzata por kreskigi Si-maldikajn filmojn kaj unukristalajn materialojn, same kiel duonkonduktajn materialojn kiel ekzemple III-IV-grupojn kaj hidrargan kadmian teluridon, kaj povas esti uzata por fari diversajn optoelektronikajn aparatojn, mikroondajn aparatojn, duonkonduktajn aparatojn kaj sunĉelojn. .
———————————————————————————————————————————————————— ————————————-
Semicera povas provizigrafitaj partoj, mola/rigida felto, silicio-karburaj partoj, CVD-siliciokarburaj partoj, kajSiC/TaC kovritaj partojkun en 30 tagoj.
Se vi interesiĝas pri la supraj duonkonduktaĵoj,bonvolu ne hezitu kontakti nin unuafoje.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Afiŝtempo: Aŭg-31-2024