1. Aféierung
De Prozess fir Substanzen (Rohmaterialien) op d'Uewerfläch vu Substratmaterialien duerch physesch oder chemesch Methoden ze befestigen gëtt dënn Filmwachstum genannt.
No verschiddene schaffen Prinzipien, integréiert Circuit dënn Film Oflagerung kann an ënnerdeelt ginn:
-Physical Vapor Deposition (PVD);
-Chemical Vapor Deposition (CVD);
- Verlängerung.
2. Dënn Film Wuesstem Prozess
2.1 Kierperlech Dampdepositioun a Sputterprozess
De kierperlechen Dampdepositiounsprozess (PVD) bezitt sech op d'Benotzung vu physikalesche Methoden wéi Vakuumverdampung, Sputteren, Plasmabeschichtung a molekulare Strahlepitaxie fir en dënnen Film op der Uewerfläch vun engem Wafer ze bilden.
An der VLSI Industrie ass déi meescht verbreet PVD Technologie Sputtering, déi haaptsächlech fir Elektroden a Metallverbindunge vun integréierte Circuiten benotzt gëtt. Sputtering ass e Prozess an deem selten Gase [wéi Argon (Ar)] an Ionen ioniséiert ginn (wéi Ar +) ënner der Handlung vun engem externen elektresche Feld ënner héije Vakuumbedéngungen, an déi materiell Zilquell ënner engem Héichspannungsëmfeld bombardéieren, Atomer oder Molekülle vum Zilmaterial ausklappen, an dann op d'Uewerfläch vum Wafer ukommen fir en dënnen Film no engem kollisionfräie Fluchprozess ze bilden. Ar huet stabil chemesch Eegeschaften, a seng Ionen reagéieren net chemesch mam Zilmaterial an dem Film. Wéi integréiert Circuit Chips an d'0.13μm Kupfer Interconnect Ära erakommen, benotzt d'Kupferbarriärmaterial Schicht Titannitrid (TiN) oder Tantalnitrid (TaN) Film. D'Nofro fir industriell Technologie huet d'Fuerschung an d'Entwécklung vun der chemescher Reaktioun Sputtering Technologie gefördert, dat ass, an der Sputterkammer, nieft Ar, gëtt et och e reaktive Gasstickstoff (N2), sou datt den Ti oder Ta bombardéiert vun der Zilmaterial Ti oder Ta reagéiert mat N2 fir den erfuerderlechen TiN oder TaN Film ze generéieren.
Et ginn dräi allgemeng benotzt Sputtermethoden, nämlech DC Sputtering, RF Sputtering a Magnetron Sputtering. Wéi d'Integratioun vun integréierte Circuiten weider eropgeet, ass d'Zuel vun de Schichten vu Multi-Layer Metallverdrahtung erop, an d'Applikatioun vun der PVD Technologie gëtt ëmmer méi extensiv. PVD Materialien enthalen Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2, etc.
PVD- a Sputterprozesser ginn normalerweis an enger héich versiegelt Reaktiounskammer mat engem Vakuumgrad vun 1 × 10-7 bis 9 × 10-9 Torr ofgeschloss, wat d'Rengheet vum Gas während der Reaktioun garantéieren kann; zur selwechter Zäit ass eng extern Héichspannung néideg fir de rare Gas ze ioniséieren fir eng héich genuch Spannung ze generéieren fir d'Zil ze bombardéieren. D'Haaptparameter fir d'Evaluatioun vun PVD- a Sputterprozesser enthalen d'Quantitéit vum Stëbs, wéi och de Resistenzwäert, d'Uniformitéit, d'Reflexivitéitsdicke a Stress vum geformte Film.
2.2 Chemeschen Damp Oflagerung an Sputtering Prozess
Chemesch Dampdepositioun (CVD) bezitt sech op eng Prozesstechnologie, an där eng Vielfalt vu Gasreaktanten mat ënnerschiddlechen Deeldruck chemesch reagéiere bei enger bestëmmter Temperatur an Drock, an déi generéiert fest Substanzen op der Uewerfläch vum Substratmaterial deposéiert ginn fir de gewënschten Dënn ze kréien. film. Am traditionellen integréierte Circuit Fabrikatiounsprozess sinn déi kritt dënn Filmmaterialien allgemeng Verbindungen wéi Oxiden, Nitriden, Karbiden oder Materialien wéi polykristallin Silizium an amorphem Silizium. Selektiv epitaxial Wuesstum, dee méi heefeg nom 45nm Node benotzt gëtt, wéi Quell an Drain SiGe oder Si selektiv epitaxial Wuesstum, ass och eng CVD Technologie.
Dës Technologie kann weider eenzel Kristallmaterialien vun der selwechter Aart oder ähnlech wéi déi ursprénglech Gitter op engem eenzegen Kristallsubstrat vu Silizium oder aner Materialien laanscht d'Originalgitter bilden. CVD gëtt wäit benotzt am Wuesstum vun isoléierende dielektresche Filmer (wéi SiO2, Si3N4 a SiON, etc.) a Metallfilmer (wéi Wolfram, etc.).
Allgemeng, no der Drockklassifikatioun, kann CVD an Atmosphäresch Drock chemesch Dampdepositioun (APCVD), Ënner-Atmosphär Drock chemesch Dampdepositioun (SAPCVD) an niddreg Drock chemesch Dampdepositioun (LPCVD) opgedeelt ginn.
No Temperatur Klassifikatioun, kann CVD an héich Temperatur / niddereg Temperatur Oxid Film chemesch Damp Oflagerung (HTO / LTO CVD) a rapid thermesch chemesch Damp Oflagerung ënnerdeelt ginn (Rapid Thermal CVD, RTCVD);
Laut der Reaktiounsquell kann CVD a Silan-baséiert CVD, Polyester-baséiert CVD (TEOS-baséiert CVD) a Metall organesch chemesch Dampdepositioun (MOCVD) opgedeelt ginn;
Geméiss d'Energieklassifikatioun kann CVD opgedeelt ginn an thermesch chemesch Dampdepositioun (Thermal CVD), Plasma verstäerkte chemesch Dampdepositioun (Plasma Enhanced CVD, PECVD) an Héichdicht Plasma chemesch Dampdepositioun (High Density Plasma CVD, HDPCVD). Viru kuerzem ass fléissend chemesch Dampdepositioun (Flowable CVD, FCVD) mat exzellente Spaltfüllfäegkeet och entwéckelt.
Verschidde CVD-erwuessene Filmer hunn verschidden Eegeschaften (wéi chemesch Zesummesetzung, Dielektresch Konstant, Spannung, Stress an Decomptespannung) a kënne separat no verschiddene Prozessfuerderunge benotzt ginn (wéi Temperatur, Schrëttofdeckung, Füllfuerderungen, etc.).
2.3 Atomesch Layer Oflagerung Prozess
Atomesch Schichtdepositioun (ALD) bezitt sech op d'Oflagerung vun Atomer Schicht fir Schicht op engem Substratmaterial andeems en eenzegen Atomfilm Schicht fir Schicht wuessen. Eng typesch ALD adoptéiert d'Method fir gasfërmeg Virgänger an de Reakter op eng alternéierend pulséiert Manéier z'inputéieren.
Zum Beispill, als éischt gëtt de Reaktiounsvirleefer 1 an d'Substratfläch agefouert, an no der chemescher Adsorptioun gëtt eng eenzeg atomesch Schicht op der Substratfläch geformt; da gëtt de Virgänger 1, deen op der Substratfläch an an der Reaktiounskammer bleift, duerch eng Loftpompel gepompelt; da gëtt d'Reaktiounsvirleefer 2 an d'Substratfläch agefouert, a reagéiert chemesch mam Virleefer 1, deen op der Substratfläch adsorbéiert ass, fir dat entspriechend dënn Filmmaterial an déi entspriechend Nebenprodukter op der Substratfläch ze generéieren; wann de Virgänger 1 komplett reagéiert, gëtt d'Reaktioun automatesch ofgeschloss, wat d'selbstbegrenzte Charakteristik vun ALD ass, an da ginn déi verbleiwen Reaktanten an Nebenprodukter extrahéiert fir op déi nächst Stuf vum Wuesstum ze preparéieren; andeems de uewe genannte Prozess kontinuéierlech widderhëlt, kann d'Oflagerung vun dënnem Filmmaterialien, déi Schicht fir Schicht mat eenzel Atomer gewuess sinn, erreecht ginn.
Béid ALD an CVD si Weeër fir eng gasfërmeg chemesch Reaktiounsquell anzeféieren fir chemesch op der Substratoberfläche ze reagéieren, awer den Ënnerscheed ass datt d'gasreaktiounsquell vun CVD net d'Charakteristike vum selbstbegrenzende Wuesstum huet. Et kann gesi ginn datt de Schlëssel fir d'ALD Technologie z'entwéckelen ass Virgänger mat selbstbegrenzende Reaktiounseigenschaften ze fannen.
2.4 Epitaxial Prozess
Epitaxial Prozess bezitt sech op de Prozess fir eng komplett bestallt eenzeg Kristallschicht op engem Substrat ze wuessen. Allgemeng ass den epitaxiale Prozess eng Kristallschicht mat der selwechter Gitterorientéierung wéi den urspréngleche Substrat op engem eenzege Kristallsubstrat ze wuessen. Epitaxial Prozess gëtt wäit an der Hallefleitfabrikatioun benotzt, sou wéi epitaxial Siliziumwaferen an der integréierter Circuitindustrie, embedded Quell an Drain epitaxial Wuesstum vu MOS Transistoren, epitaxial Wuesstum op LED Substrater, etc.
Geméiss de verschiddene Phasezoustande vun der Wuesstumsquell kënnen epitaxial Wuesstumsmethoden a fest Phase Epitaxie, Flëssegphase Epitaxie, an Dampphase Epitaxie opgedeelt ginn. An der integréierter Circuitfabrikatioun sinn déi allgemeng benotzt epitaxial Methoden zolidd Phase Epitaxie an Dampphase Epitaxie.
Solid Phase Epitaxie: bezitt sech op de Wuesstum vun enger eenzeger Kristallschicht op engem Substrat mat enger zolitter Quell. Zum Beispill, thermesch annealing no Ion Implantatioun ass eigentlech eng zolidd Phase Epitaxie Prozess. Wärend der Ionimplantatioun ginn d'Silisiumatome vum Siliziumwafer duerch héich-Energie-implantéiert Ionen bombardéiert, hir ursprénglech Gitterpositiounen hannerloossen an amorph ginn, an eng Uewerfläch amorph Siliziumschicht bilden. No héijer Temperatur thermesch annealing, déi amorphous Atomer zréck an hir Gitter Positiounen a bleiwen konsequent mat der atomarer Kristallsglas produzéiert Orientatioun am Substrat.
D'Wuesstem Methoden vun Dampphase Epitaxie enthalen chemesch Dampphaseepitaxy, molekulare Strahlepitaxie, Atomschichtepitaxie, etc. An der integréierter Circuitfabrikatioun ass d'chemesch Dampphase-Epitaxie am meeschte benotzt. De Prinzip vun der chemescher Dampphase Epitaxie ass am Fong d'selwecht wéi dee vun der chemescher Dampdepositioun. Béid si Prozesser déi dënn Filmer deposéieren andeems se chemesch reagéieren op der Uewerfläch vu Waferen no Gasmëschung.
Den Ënnerscheed ass datt well d'chemesch Dampphase-Epitaxie eng eenzeg Kristallschicht wächst, et huet méi héich Ufuerderunge fir den Gëftstoffgehalt an der Ausrüstung an d'Propperheet vun der Wafer Uewerfläch. De fréie chemesche Dampphase Epitaxial Siliziumprozess muss ënner héijer Temperaturbedéngungen (méi wéi 1000 ° C) duerchgefouert ginn. Mat der Verbesserung vun der Prozessausrüstung, besonnesch d'Adoptioun vun der Vakuumaustauschkammertechnologie, ass d'Propperheet vun der Ausrüstungskavitéit an der Uewerfläch vum Siliziumwafer staark verbessert ginn, an d'Siliconepitaxie kann bei enger méi niddereger Temperatur (600-700 °) duerchgefouert ginn. C). Den epitaxialen Siliziumwaferprozess ass eng Schicht vun Eenkristallsilizium op der Uewerfläch vum Siliziumwafer ze wuessen.
Am Verglach mam urspréngleche Siliziumsubstrat huet d'epitaxial Siliziumschicht méi héich Rengheet a manner Gitterdefekter, an doduerch d'Ausbezuele vun der Hallefleitfabrikatioun verbessert. Zousätzlech kann d'Wuessdikt an d'Dopingkonzentratioun vun der epitaxialer Siliziumschicht, déi op der Siliziumwafer gewuess ass, flexibel entworf ginn, wat Flexibilitéit zum Design vum Apparat bréngt, sou wéi d'Reduktioun vum Substratresistenz an d'Verbesserung vun der Substratisolatioun. Den embedded Source-Drain Epitaxial Prozess ass eng Technologie déi wäit an fortgeschratt Logik Technologie Noden benotzt gëtt.
Et bezitt sech op de Prozess vun epitaxial wuessen dotéiert germanium Silizium oder Silizium an der Quell an Drain Regioune vun MOS Transistoren. D'Haaptvirdeeler vun der Aféierung vun der embedded Quelltext-Drain epitaxial Prozess och: wuessen eng pseudocrystalline Layer mat Stress wéinst Gitter Adaptatioun, verbesseren Kanal Carrier Mobilitéit; In-situ Doping vun der Quell an Drain kann d'parasitesch Resistenz vun der Quell-Drain-Kräizung reduzéieren an d'Mängel vun der héich-Energie-Ionimplantatioun reduzéieren.
3. dënn Film Wuesstem Equipement
3.1 Vakuum Verdampfung Equipement
Vakuum Verdampfung ass eng Beschichtungsmethod déi zolidd Materialien an enger Vakuumkammer erhëtzt fir datt se verdampfen, verdampelen oder subliméieren, an dann kondenséieren an op der Uewerfläch vun engem Substratmaterial bei enger gewësser Temperatur deposéieren.
Normalerweis besteet et aus dräi Deeler, nämlech dem Vakuumsystem, dem Verdampfungssystem an dem Heizsystem. De Vakuumsystem besteet aus Vakuumleitungen a Vakuumpompelen, a seng Haaptfunktioun ass e qualifizéiert Vakuumëmfeld fir d'Verdampfung ze bidden. D'Verdampfungssystem besteet aus engem Verdampungstabell, engem Heizkomponent an enger Temperaturmiesskomponent.
D'Zilmaterial fir ze verdampen (wéi Ag, Al, etc.) gëtt op der Verdampfungsdësch gesat; d'Heizung an d'Temperaturmiessungskomponent ass e zouenen Loop System deen benotzt gëtt fir d'Verdampungstemperatur ze kontrolléieren fir glat Verdampfung ze garantéieren. Den Heizsystem besteet aus enger Waferbühn an enger Heizkomponent. D'Waferstufe gëtt benotzt fir de Substrat ze placéieren, op deem den dënnen Film muss verdampft ginn, an d'Heizkomponent gëtt benotzt fir d'Substratheizung an d'Temperaturmessungsfeedback Kontroll ze realiséieren.
D'Vakuumëmfeld ass e ganz wichtege Bedingung am Vakuum Verdampfungsprozess, wat mat der Verdampungsquote an der Qualitéit vum Film verbonnen ass. Wann de Vakuumgrad net den Ufuerderunge entsprécht, kollidéieren déi verdampte Atomer oder Molekülle dacks mat de Reschtgasmoleküle, wouduerch hire mëttlere fräie Wee méi kleng gëtt, an d'Atomer oder Moleküle wäerte sech staark verspreet, an doduerch d'Bewegungsrichtung änneren an de Film reduzéieren. Formatioun Taux.
Zousätzlech, wéinst der Präsenz vu Reschtoffall Gasmoleküle, ass de deposéierte Film eescht kontaminéiert a vu schlechter Qualitéit, besonnesch wann d'Drockerhéigungsquote vun der Chamber net dem Standard entsprécht an et Leckage gëtt, wäert d'Loft an d'Vakuumkammer leeën. , wat e seriösen Impakt op d'Filmqualitéit wäert hunn.
D'strukturell Charakteristiken vun der Vakuum Verdampfungsausrüstung bestëmmen datt d'Uniformitéit vun der Beschichtung op grouss Substrate schlecht ass. Fir seng Uniformitéit ze verbesseren, gëtt d'Method fir d'Quell-Substrat-Distanz ze erhéijen an de Substrat ze rotéieren allgemeng ugeholl, awer d'Erhéijung vun der Quell-Substrat-Distanz wäert de Wuesstumsrate an d'Rengheet vum Film opferen. Zur selwechter Zäit, wéinst der Erhéijung vum Vakuumraum, gëtt d'Notzungsquote vum verdampte Material reduzéiert.
3.2 DC kierperlech Damp Oflagerung Equipement
Direktstroum kierperlech Dampdepositioun (DCPVD) ass och bekannt als Kathode Sputtering oder Vakuum DC Zweestufs Sputtering. D'Zilmaterial vu Vakuum DC Sputtering gëtt als Kathode benotzt an de Substrat gëtt als Anode benotzt. Vakuum Sputtering ass e Plasma ze bilden andeems de Prozessgas ioniséiert gëtt.
Déi gelueden Partikelen am Plasma ginn am elektresche Feld beschleunegt fir eng gewësse Quantitéit un Energie ze kréien. D'Partikel mat genuch Energie bombardéieren d'Uewerfläch vum Zilmaterial, sou datt d'Zilatome gespaut ginn; déi gesputtert Atomer mat enger gewëssener kinetescher Energie beweegen sech op de Substrat fir en dënnen Film op der Uewerfläch vum Substrat ze bilden. De Gas fir Sputtering benotzt ass allgemeng e rare Gas, wéi Argon (Ar), sou datt de Film deen duerch Sputtering geformt gëtt net kontaminéiert gëtt; Zousätzlech ass den Atomradius vum Argon méi gëeegent fir Sputteren.
D'Gréisst vun de Sputterpartikelen muss no der Gréisst vun den Zilatome sinn, déi ze sputteren. Wann d'Partikel ze grouss oder ze kleng sinn, kann effektiv Sputter net geformt ginn. Zousätzlech zum Gréisstfaktor vum Atom wäert de Massefaktor vum Atom och d'Sputterqualitéit beaflossen. Wann d'Sputterende Partikelquell ze hell ass, ginn d'Zilatome net gesprëtzt; wann d'Sputterpartikelen ze schwéier sinn, gëtt d'Zil "gebéit" an d'Zil gëtt net gespaut.
D'Zilmaterial, dat an DCPVD benotzt gëtt, muss en Dirigent sinn. Dëst ass well wann d'Argonionen am Prozessgas d'Zilmaterial bombardéieren, rekombinéiere se mat den Elektronen op der Uewerfläch vum Zilmaterial. Wann d'Zilmaterial en Dirigent wéi e Metall ass, ginn d'Elektronen, déi duerch dës Rekombinatioun verbraucht ginn, méi einfach duerch d'Energieversuergung a fräi Elektronen an aneren Deeler vum Zilmaterial duerch elektresch Leedung ersat, sou datt d'Uewerfläch vum Zilmaterial als eng Ganzt bleift negativ gelueden an d'Sputtering gëtt behalen.
Am Géigendeel, wann d'Zilmaterial en Isolator ass, nodeems d'Elektronen op der Uewerfläch vum Zilmaterial rekombinéiert sinn, kënnen déi fräi Elektronen an aneren Deeler vum Zilmaterial net duerch elektresch Leitung ersat ginn, a souguer positiv Ladungen accumuléieren op der Uewerfläch vum Zilmaterial, wouduerch d'Zilmaterialpotenzial eropgeet, an d'negativ Ladung vum Zilmaterial gëtt geschwächt bis et verschwënnt, wat schlussendlech zum Enn vum Sputtering féiert.
Dofir, fir Isoléiermaterialien och benotzbar fir Sputteren ze maachen, ass et néideg eng aner Sputtermethod ze fannen. Radiofrequenz Sputtering ass eng Sputtermethod déi gëeegent ass fir konduktiv an net-leitend Ziler.
En aneren Nodeel vun DCPVD ass datt d'Zündspannung héich ass an d'Elektronenbombardement um Substrat staark ass. En effektive Wee fir dëse Problem ze léisen ass d'Magnetronsputtering ze benotzen, sou datt d'Magnetronsputtering wierklech vu praktesche Wäert am Beräich vun integréierte Circuits ass.
3.3 RF Kierperlech Damp Oflagerung Equipement
Radiofrequenz kierperlech Dampdepositioun (RFPVD) benotzt Radiofrequenzkraaft als Excitatiounsquell an ass eng PVD-Methode gëeegent fir eng Vielfalt vu Metall- an Net-Metalmaterialien.
Déi gemeinsam Frequenzen vun der RF Energieversuergung déi am RFPVD benotzt gëtt sinn 13.56MHz, 20MHz, a 60MHz. Déi positiv an negativ Zyklen vun der RF Energieversuergung erschéngen ofwiesselnd. Wann de PVD Zil am positiven Hallefzyklus ass, well d'Zielfläch op engem positiven Potenzial ass, fléissen d'Elektronen an der Prozessatmosphär op d'Zilfläche fir déi positiv Ladung, déi op senger Uewerfläch accumuléiert ass, ze neutraliséieren, a souguer weider Elektronen ze accumuléieren, mécht seng Uewerfläch negativ partizipativ; wann d'Sputtering Zil am negativen Halschent Zyklus ass, wäert déi positiv Ionen Richtung Zil plënneren an deelweis neutraliséiert op der Zil Uewerfläch.
Déi kriteschst Saach ass datt d'Bewegungsgeschwindegkeet vun Elektronen am RF elektresche Feld vill méi séier ass wéi déi vu positiven Ionen, während d'Zäit vun de positiven an negativen Hallefzyklen d'selwecht ass, sou datt no engem komplette Zyklus d'Zilfläche wäert sinn. "net" negativ gelueden. Dofir, an den éischte puer Zyklen, weist d'negativ Ladung vun der Zilfläch e wuessenden Trend; duerno, erreecht d'Zil Uewerfläch eng stabil negativ Potential; duerno, well d'negativ Ladung vum Zil e repulsiven Effekt op Elektronen huet, tendéiert d'Quantitéit u positiven an negativen Ladungen, déi vun der Zilelektrode empfaangen ginn, ze balanséieren, an d'Zil stellt eng stabil negativ Ladung.
Aus dem uewe genannte Prozess kann et gesi ginn datt de Prozess vun der negativer Spannungsbildung näischt mat den Eegeschafte vum Zilmaterial selwer ze dinn huet, sou datt d'RFPVD-Methode net nëmmen de Problem vun der Sputtering vun Isoléierziler léisen, awer och gutt kompatibel ass. mat konventionelle Metal Dirigent Ziler.
3.4 Magnetron Sputtering Equipement
Magnetron Sputtering ass eng PVD Method déi Magnete um Réck vum Zil bäidréit. Déi zousätzlech Magnete an d'DC Energieversuergung (oder AC Energieversuergung) System bilden eng Magnetron Sputtering Quell. D'Sputterquell gëtt benotzt fir en interaktivt elektromagnéitescht Feld an der Chamber ze bilden, d'Bewegungsberäich vun Elektronen am Plasma an der Chamber erfaassen an ze limitéieren, de Bewegungswee vun Elektronen ze verlängeren, an domat d'Konzentratioun vum Plasma ze erhéijen, a schlussendlech méi erreechen Oflagerung.
Zousätzlech, well méi Elektronen no bei der Uewerfläch vum Zil gebonnen sinn, gëtt d'Bombardement vum Substrat duerch Elektronen reduzéiert, an d'Temperatur vum Substrat gëtt reduzéiert. Am Verglach mat der Flachplack DCPVD Technologie ass eng vun den offensichtlechste Feature vun der magnetron kierperlecher Dampdepositiounstechnologie datt d'Zündungsentladungsspannung méi niddereg a méi stabil ass.
Wéinst senger méi héijer Plasma Konzentratioun a méi grousser Sputtererbezuelung kann et exzellent Oflagerungseffizienz, Oflagerungsdicke Kontroll an enger grousser Gréisstberäich, präzis Zesummesetzungskontroll a manner Zündspannung erreechen. Dofir ass d'Magnetronsputtering an enger dominanter Positioun am aktuellen Metallfilm PVD. Den einfachsten Magnetron-Sputtering-Quell-Design ass eng Grupp vu Magnete op de Réck vum flaache Zil (ausserhalb vum Vakuumsystem) ze placéieren fir e Magnéitfeld parallel zu der Zilfläch an engem lokalen Gebitt op der Zilfläch ze generéieren.
Wann e permanente Magnéit plazéiert ass, ass säi Magnéitfeld relativ fixéiert, wat zu enger relativ fixer Magnéitfeldverdeelung op der Zilfläch an der Chamber resultéiert. Nëmme Materialien a spezifesche Beräicher vum Zil ginn gesputtert, d'Zielverbrauchsquote ass niddereg, an d'Uniformitéit vum preparéierten Film ass schlecht.
Et gëtt eng gewëssen Wahrscheinlechkeet datt d'Sputtere Metall oder aner Materialpartikelen zréck op d'Zieloberfläche deposéiert ginn, doduerch a Partikelen aggregéiert ginn an d'Defektkontaminatioun bilden. Dofir benotze kommerziell Magnetron-Sputteringquellen meeschtens e rotéierende Magnéit-Design fir Filmuniformitéit, Zilverbrauchsquote a voll Zil-Sputtering ze verbesseren.
Et ass wichteg dës dräi Faktoren ze balanséieren. Wann d'Gläichgewiicht net gutt gehandhabt gëtt, kann et zu enger gudder Filmuniformitéit féieren, wärend d'Zielverbrauchsquote staark reduzéiert gëtt (d'Zilliewen verkierzt), oder d'Zilsputterung oder d'ganz Zilkorrosioun net erreechen, wat Partikelproblemer während der Sputtering verursaacht. Prozess.
An der Magnetron PVD Technologie ass et néideg de rotéierende Magnéitbewegungsmechanismus, Zilform, Zilkühlsystem a Magnetron-Sputteringquell ze berücksichtegen, souwéi d'funktionell Konfiguratioun vun der Basis déi de Wafer dréit, sou wéi Wafer Adsorptioun an Temperaturkontroll. Am PVD-Prozess gëtt d'Temperatur vum Wafer kontrolléiert fir déi erfuerderlech Kristallstruktur, d'Korngréisst an d'Orientéierung ze kréien, souwéi d'Stabilitéit vun der Leeschtung.
Zënter datt d'Wärmeleitung tëscht der Réck vum Wafer an der Uewerfläch vun der Basis e gewëssen Drock erfuerdert, normalerweis an der Uerdnung vun e puer Torr, an den Aarbechtsdrock vun der Chamber ass normalerweis an der Uerdnung vu e puer mTorr, den Drock op der Réck vun der Wafer ass vill méi grouss wéi den Drock op der ieweschter Uewerfläch vum Wafer, sou datt e mechanesche Chuck oder en elektrostatesche Chuck gebraucht gëtt fir de Wafer ze positionéieren an ze limitéieren.
De mechanesche Chuck hänkt op säin eegene Gewiicht an de Rand vum Wafer fir dës Funktioun z'erreechen. Och wann et d'Virdeeler vun der einfacher Struktur an der Onsensibilitéit fir d'Material vun der Wafer huet, ass de Randeffekt vun der Wafer evident, wat net fir déi strikt Kontroll vu Partikelen förderlech ass. Dofir ass et graduell duerch en elektrostatesche Chuck am IC Fabrikatiounsprozess ersat ginn.
Fir Prozesser déi net besonnesch Temperaturempfindlechkeet sinn, kann och eng net-adsorption, net-kantkontakt Regalmethod (keng Drockdifferenz tëscht der ieweschter an der ënneschter Uewerfläch vum Wafer) benotzt ginn. Wärend dem PVD-Prozess gëtt d'Kammerbekleedung an d'Uewerfläch vun den Deeler a Kontakt mam Plasma deposéiert an iwwerdeckt. Wann d'deposéiert Filmdicke d'Limite iwwerschreift, wäert de Film knacken an ofschielen, wat Partikelproblemer verursaacht.
Dofir ass d'Uewerflächenbehandlung vun Deeler wéi d'Beleidegung de Schlëssel fir dës Limit ze verlängeren. Surface Sandblasting an Aluminiumsprayen sinn zwou allgemeng benotzt Methoden, den Zweck vun deenen ass d'Uewerflächenrauheet ze erhéijen fir d'Verbindung tëscht dem Film an der Fusiounsfläch ze verstäerken.
3.5 Ioniséierung kierperlech Damp Oflagerung Equipement
Mat der kontinuéierlecher Entwécklung vun der Mikroelektronik Technologie ginn Featuregréissten ëmmer méi kleng. Zënter PVD Technologie kann d'Depositiounsrichtung vu Partikelen net kontrolléieren, ass d'Fäegkeet vu PVD fir duerch Lächer a schmuele Kanäl mat héijen Aspektverhältnisser ze kommen limitéiert, wat d'erweidert Uwendung vun der traditioneller PVD Technologie ëmmer méi erausfuerdert. Am PVD-Prozess, wéi d'Aspektverhältnis vun der Pore Groove eropgeet, fällt d'Ofdeckung um Buedem erof, eng Eave-ähnlech iwwerhängend Struktur an der ieweschter Ecke bilden an déi schwaachste Ofdeckung am ënneschten Eck bilden.
Ioniséiert kierperlech Dampdepositiounstechnologie gouf entwéckelt fir dëse Problem ze léisen. Et plasmatiséiert als éischt d'Metallatome, déi aus dem Zil op verschidde Weeër gesputtert sinn, an dann passt d'Basspannung, déi op der Wafer gelueden ass, fir d'Richtung an d'Energie vun den Metallionen ze kontrolléieren fir e stabile Direktiounsmetallionfloss ze kréien fir en dënnen Film ze preparéieren, an doduerch ze verbesseren der Ofdeckung vun ënnen vun de Schrëtt vun héich Aspekt Verhältnis duerch Lächer a schmuel Channels.
Déi typesch Feature vun der ioniséierter Metallplasmatechnologie ass d'Zousatz vun enger Radiofrequenzspiral an der Chamber. Wärend dem Prozess gëtt den Aarbechtsdrock vun der Chamber op engem relativ héijen Zoustand gehal (5 bis 10 Mol den normalen Aarbechtsdrock). Wärend PVD gëtt d'Radiofrequenzspiral benotzt fir déi zweet Plasmaregioun ze generéieren, an där d'Argon Plasma Konzentratioun eropgeet mat der Erhéijung vun der Radiofrequenzkraaft a Gasdrock. Wann d'Metallatomer, déi aus dem Zil gesputtert sinn, duerch dës Regioun passéieren, interagéiere se mat der héijer Dicht Argon Plasma fir Metallionen ze bilden.
Wann Dir eng RF Quell um Wafer Carrier applizéiert (wéi en elektrostatesche Chuck) kann d'negativ Viraussetzung op der Wafer erhéijen fir metallpositiv Ionen um Buedem vun der Pore Groove unzezéien. Dës richtung Metal Ion Flux senkrecht op der wafer Uewerfläch verbessert de Schrëtt ënnen Ofdeckung vun héich Aspekt Verhältnis Poren a schmuel Channels.
Déi negativ Viraussetzung, déi op de Wafer applizéiert gëtt, verursaacht och Ionen fir d'Waferoberfläche ze bombardéieren (ëmgedréint Sputtering), wat d'iwwerhängend Struktur vun der Pore Groove Mond schwächt an de Film deen ënnen op d'Säitwänn an den Ecken vum Buedem vun der Pore deposéiert gëtt. Groove, doduerch d'Schrëttdeckung an den Ecker verbessert.
3.6 Atmosphär Drock Chemeschen Damp Oflagerung Equipement
Atmosphäresch Drock Chemesch Vapor Deposition (APCVD) Ausrüstung bezitt sech op en Apparat deen eng Gasreaktiounsquell mat enger konstanter Geschwindegkeet op d'Uewerfläch vun engem erhëtzten zolitte Substrat ënner engem Ëmfeld mat engem Drock no beim Atmosphärendrock sprayt, wat d'Reaktiounsquell chemesch reagéiert op d'Substrat Uewerfläch, an d'Reaktiounsprodukt gëtt op d'Substrat Uewerfläch deposéiert fir en dënnen Film ze bilden.
APCVD Ausrüstung ass déi éischt CVD Ausrüstung a gëtt ëmmer nach wäit an der industrieller Produktioun a wëssenschaftlecher Fuerschung benotzt. APCVD Ausrüstung kann benotzt ginn fir dënn Filmer wéi eenzel Kristallsilisium, polykristallin Silizium, Siliziumdioxid, Zinkoxid, Titandioxid, Phosphosilikatglas a Borophosphosilikatglas ze preparéieren.
3.7 Niddereg Drock Chemeschen Damp Oflagerung Equipement
Low-Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD) Ausrüstung bezitt sech op Ausrüstung déi gasfërmeg Matière première benotzt fir chemesch op der Uewerfläch vun engem festen Substrat ënner engem erhëtzten (350-1100 °C) an nidderegen Drock (10-100mTorr) Ëmfeld ze reagéieren, an d'Reaktanten ginn op d'Substratoberfläche deposéiert fir en dënnen Film ze bilden. LPCVD Ausrüstung gëtt op Basis vun APCVD entwéckelt fir d'Qualitéit vun dënnen Filmer ze verbesseren, d'Verdeelungsuniformitéit vu charakteristesche Parameteren wéi Filmdicke a Resistivitéit ze verbesseren an d'Produktiounseffizienz ze verbesseren.
Seng Haaptfunktioun ass datt an engem nidderegen Drock thermesche Feldëmfeld de Prozessgas chemesch op der Uewerfläch vum Wafer-Substrat reagéiert, an d'Reaktiounsprodukter ginn op der Substrat-Uewerfläch deposéiert fir en dënnen Film ze bilden. LPCVD Ausrüstung huet Virdeeler bei der Preparatioun vu qualitativ héichwäerteg dënnen Filmer a ka benotzt ginn fir dënn Filmer wéi Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Polysilisium, Siliziumcarbid, Galliumnitrid a Graphen ze preparéieren.
Am Verglach mat APCVD erhéicht d'Nidderdrockreaktiounsëmfeld vun der LPCVD Ausrüstung de mëttlere fräie Wee an d'Diffusiounskoeffizient vum Gas an der Reaktiounskammer.
D'Reaktiounsgas an d'Trägergasmoleküle an der Reaktiounskammer kënnen an enger kuerzer Zäit gläichméisseg verdeelt ginn, sou datt d'Uniformitéit vun der Filmdicke, der Resistivitéitsuniformitéit an der Schrëttofdeckung vum Film staark verbessert gëtt, an de Konsum vu Reaktiounsgas ass och kleng. Zousätzlech beschleunegt d'Nidderdrock-Ëmfeld och d'Transmissiounsgeschwindegkeet vu Gasstoffer. Gëftstoffer a Reaktiouns-Nieweprodukter, déi aus dem Substrat diffuséiert ginn, kënne séier aus der Reaktiounszon duerch d'Grenzschicht erausgeholl ginn, an de Reaktiounsgas passéiert séier duerch d'Grenzschicht fir d'Substratoberfläche fir d'Reaktioun z'erreechen, sou datt d'Selbstdoping effektiv ënnerdréckt, virbereet. héichqualitativ Filmer mat steile Iwwergangszonen, an och d'Produktiounseffizienz verbesseren.
3.8 Plasma verstäerkte Chemeschen Damp Depositioun Equipement
Plasma verstäerkte chemesch Dampdepositioun (PECVD) ass eng wäit benotzt thin Film Oflagerung Technologie. Wärend dem Plasma-Prozess gëtt de gasfërmege Virgänger ënner der Handlung vu Plasma ioniséiert fir opgereegt aktive Gruppen ze bilden, déi op d'Substratoberfläche diffuséieren an dann chemesch Reaktiounen ënnerhuelen fir de Filmwachstum komplett ze maachen.
No der Frequenz vun der Plasma Generatioun, kann de Plasma benotzt am PECVD an zwou Zorte ënnerdeelt ginn: Radio Frequenz Plasma (RF Plasma) a Mikrowell Plasma (Mikrowell Plasma). Am Moment ass d'Radiofrequenz déi an der Industrie benotzt gëtt allgemeng 13.56MHz.
D'Aféierung vu Radiofrequenz Plasma ass normalerweis an zwou Zorte ënnerdeelt: capacitive coupling (CCP) an inductive coupling (ICP). D'capacitive Kopplung Method ass normalerweis eng direkt Plasma Reaktioun Method; wärend déi induktiv Kupplungsmethod eng direkt Plasmamethod oder eng Fernplasmamethod kann sinn.
An Hallefleitfabrikatiounsprozesser gëtt PECVD dacks benotzt fir dënn Filmer op Substrate mat Metaller oder aner Temperaturempfindlech Strukturen ze wuessen. Zum Beispill, am Beräich vun der Back-End Metallverbindung vun integréierte Circuiten, well d'Quell-, Gate- an Drainstrukture vum Apparat am Frontend-Prozess geformt goufen, ass de Wuesstum vun dënnen Filmer am Feld vun der Metallverbindung Thema zu ganz strikt thermesch Budget Aschränkungen, sou ass et normalerweis mat Plasma Hëllef fäerdeg. Duerch d'Upassung vun de Plasma-Prozessparameter kënnen d'Dicht, d'chemesch Zesummesetzung, d'Gëftstoffgehalt, d'mechanesch Zähegkeet an d'Stressparameter vum dënnen Film, dee vu PECVD gewuess ass, an engem bestëmmte Beräich ugepasst an optiméiert ginn.
3.9 Atomer Layer Oflagerung Equipement
Atomesch Layer Deposition (ALD) ass eng dënn Film Depositiounstechnologie déi periodesch a Form vun enger quasi-monoatomescher Schicht wächst. Seng Charakteristik ass datt d'Dicke vum deposéierte Film präzis ugepasst ka ginn andeems d'Zuel vu Wuesstumszyklen kontrolléiert gëtt. Am Géigesaz zu der chemescher Dampdepositioun (CVD) Prozess, passéieren déi zwee (oder méi) Virgänger am ALD-Prozess ofwiesselnd duerch d'Substratoberfläche a ginn effektiv isoléiert duerch d'Spuer vu rare Gas.
Déi zwee Virgänger wäerte sech net vermëschen an an der Gasphase treffen fir chemesch ze reagéieren, awer nëmmen duerch chemesch Adsorptioun op der Substratoberfläche reagéieren. An all ALD-Zyklus ass d'Quantitéit vum Virgänger, deen op der Substratoberfläch adsorbéiert ass, mat der Dicht vun den aktive Gruppen op der SubstratUewerfläch verbonnen. Wann d'reaktiv Gruppen op der Substratfläch erschöpft sinn, och wann en Iwwerschoss vu Virgänger agefouert gëtt, wäert d'chemesch Adsorptioun net op der Substratoberfläche geschéien.
Dëse Reaktiounsprozess gëtt eng Uewerfläch selbstbegrenzend Reaktioun genannt. Dëse Prozessmechanismus mécht d'Dicke vum Film, deen an all Zyklus vum ALD-Prozess gewuess ass, konstant, sou datt den ALD-Prozess d'Virdeeler vun enger präziser Dickekontroll a gudder Filmschrëttdeckung huet.
3.10 Molekulare Beam Epitaxy Equipement
Molecular Beam Epitaxy (MBE) System bezitt sech op en epitaxialen Apparat deen een oder méi thermesch Energie Atomstrahlen oder molekulare Strahlen benotzt fir op déi gehëtzt Substratfläch mat enger gewësser Geschwindegkeet ënner ultra-héich Vakuumbedéngungen ze sprayen, an op der Substratfläch ze adsorbéieren a migréieren. fir epitaxial eenzel Kristalldënn Filmer laanscht d'Kristallachsrichtung vum Substratmaterial ze wuessen. Generell, ënner der Bedingung vun der Heizung vun engem Jetofen mat engem Hëtztschëld, bildt d'Strahlenquelle en atomesche Strahl oder e molekulare Strahl, an de Film wächst Schicht fir Schicht laanscht d'Kristallachsrichtung vum Substratmaterial.
Seng Charakteristiken sinn niddereg epitaxial Wuesstem Temperatur, an d'Dicke, Interface, chemesch Zesummesetzung an Gëftstoffer Konzentratioun kann präziist op der atomarer Niveau kontrolléiert ginn. Och wann MBE aus der Virbereedung vun hallefdënnen Eenkristallfilmer entstanen ass, ass seng Uwendung elo op eng Vielfalt vu Materialsystemer erweidert wéi Metaller an isoléierend Dielektrik, a ka virbereeden III-V, II-VI, Silizium, Silizium Germanium (SiGe) ), Graphen, Oxiden an organesch Filmer.
De molekulare Strahlepitaxie (MBE) System besteet haaptsächlech aus engem ultra-héich Vakuum System, enger molekulare Strahl Quell, engem Substrat Fixéieren an Heizung System, engem Prouf Transfermaart System, engem in-situ Iwwerwachung System, engem Kontroll System, an engem Test System.
De Vakuumsystem enthält Vakuumpompelen (mechanesch Pompelen, molekulare Pompelen, Ionenpompelen, a Kondenspompelen, etc.) Den allgemeng erreechbare Vakuumgrad ass 10-8 bis 10-11 Torr. De Vakuum System huet haaptsächlech dräi Vakuum schaffen Chambers, nämlech der Prouf Sprëtz Chamber, der Pretreatment an Uewerfläch Analyse Chamber, an der Wuesstem Chamber.
D'Probeinjektiounskammer gëtt benotzt fir Proben op d'Äussewelt ze transferéieren fir déi héich Vakuumbedéngungen vun anere Kammern ze garantéieren; d'Virbehandlung an d'Uewerflächenanalysekammer verbënnt d'Probeinjektiounskammer an d'Wuesskammer, a seng Haaptfunktioun ass d'Probe vir ze veraarbechten (Héichtemperaturentgasung fir déi komplett Propretéit vun der Substratfläch ze garantéieren) an eng virleefeg Uewerflächenanalyse op der gebotzt Prouf; d'Wuesstemskammer ass de Kärdeel vum MBE System, haaptsächlech aus engem Quellofen a senger entspriechender Shutterversammlung, enger Probe Kontrollkonsole, e Killsystem, enger Reflexioun Héichenergie Elektronen Diffraktioun (RHEED), an engem In-situ Iwwerwaachungssystem zesummegesat. . E puer Produktioun MBE Ausrüstung huet verschidde Wuesstumskammerkonfiguratiounen. De schemateschen Diagramm vun der MBE Ausrüstungsstruktur gëtt hei ënnen gewisen:
MBE vu Siliziummaterial benotzt héichreine Silizium als Rohmaterial, wächst ënner ultra-héich Vakuum (10-10~10-11Torr) Bedéngungen, an d'Wuesstemperatur ass 600 ~ 900 ℃, mat Ga (P-Typ) a Sb ( N-Typ) als Dopingquellen. Allgemeng benotzt Dopingquellen wéi P, As a B ginn selten als Strahlquelle benotzt well se schwéier ze verdampen.
D'Reaktiounskammer vum MBE huet en ultra-héich Vakuum-Ëmfeld, wat de mëttlere fräie Wee vu Molekülen erhéicht an d'Kontaminatioun an d'Oxidatioun op der Uewerfläch vum wuessende Material reduzéiert. D'epitaxial Material virbereet huet gutt Uewerfläch Morphologie an Uniformitéit, a kann zu enger multilayer Struktur mat verschiddenen Doping oder verschiddene Material Komponente gemaach ginn.
MBE Technologie erreecht de widderholl Wuesstum vun ultra-dënnen epitaxial Schichten mat enger Dicke vun enger eenzeger atomarer Schicht, an der Interface tëscht den epitaxial Schichten ass géi. Et fördert de Wuesstum vun III-V Halbleiteren an aner Multi-Komponent heterogen Materialien. Am Moment ass de MBE System eng fortgeschratt Prozessausrüstung fir d'Produktioun vun enger neier Generatioun vu Mikrowellengeräter an optoelektroneschen Apparater ginn. D'Nodeeler vun der MBE Technologie sinn luesen Filmwachstumsquote, héich Vakuumfuerderungen, an héich Ausrüstung an Ausrüstungskäschte.
3.11 Vapor Phase Epitaxy System
D'Vapor Phase Epitaxy (VPE) System bezitt sech op en epitaxial Wuesstumsapparat deen Gasverbindungen op e Substrat transportéiert an eng eenzeg Kristallmaterialschicht mat der selwechter Gitterarrangement wéi de Substrat duerch chemesch Reaktiounen kritt. D'Epitaxialschicht kann eng homoepitaxial Schicht (Si/Si) oder eng heteroepitaxial Schicht (SiGe/Si, SiC/Si, GaN/Al2O3, etc.) sinn. De Moment ass d'VPE Technologie wäit an de Beräicher vun der Nanomaterialpräparatioun, Kraaftapparater, Hallefleitoptoelektronesch Geräter, Solar-Photovoltaik an integréierte Circuiten benotzt ginn.
Typesch VPE ëmfaasst atmosphäresch Drock epitaxy a reduzéiert Drock epitaxy, ultra-héich Vakuum chemesch Damp Oflagerung, metallen organesch chemesch Damp Oflagerung, etc.. D'Schlëssel Punkten an VPE Technologie sinn Reaktioun Chamber Design, Gas Flux Modus an Uniformitéit, Temperatur Uniformitéit a Präzisioun Kontroll, Drock Kontroll a Stabilitéit, Partikel an Defekt Kontroll, etc.
Am Moment ass d'Entwécklungsrichtung vu Mainstream kommerziellen VPE Systemer grouss Wafer Luede, voll automatesch Kontroll, an Echtzäit Iwwerwaachung vun Temperatur a Wuesstumsprozess. VPE Systemer hunn dräi Strukturen: vertikal, horizontal an zylindresch. D'Heizungsmethoden enthalen Resistenzheizung, Héichfrequenz Induktiounsheizung an Infraroutstrahlungsheizung.
Am Moment, benotzen VPE Systemer meeschtens horizontal disc Strukturen, déi d'Charakteristiken vun gudder Uniformitéit vun epitaxial Film Wuesstem a grouss wafer Luede hunn. VPE Systemer besteet normalerweis aus véier Deeler: Reakter, Heizungssystem, Gasweesystem a Kontrollsystem. Well d'Wuesstemszäit vu GaAs a GaN epitaxial Filmer relativ laang ass, ginn Induktiounsheizung a Resistenzheizung meeschtens benotzt. Am Silizium VPE benotzt décke epitaxial Filmwachstum meeschtens Induktiounsheizung; dënn epitaxial Filmwachstum benotzt meeschtens Infraroutheizung fir den Zweck vun enger séier Temperaturerhéijung / Fall z'erreechen.
3.12 Flësseg Phase Epitaxy System
Liquid Phase Epitaxy (LPE) System bezitt sech op d'epitaxial Wuesstumsausrüstung déi d'Material opléist fir ze wuessen (wéi Si, Ga, As, Al, etc.) an Dotanten (wéi Zn, Te, Sn, etc.) an engem Metall mat engem nidderegen Schmelzpunkt (wéi Ga, In, etc.), sou datt d'Léisung am Léisungsmëttel gesättegt oder iwwersaturéiert ass, an dann ass den Eenkristallsubstrat Kontaktéiert mat der Léisung, an d'Léisung gëtt aus dem Léisungsmëttel ausgefall andeems se graduell ofkillt, an eng Schicht vu Kristallmaterial mat enger Kristallstruktur a Gitter konstant ähnlech wéi déi vum Substrat gëtt op der Uewerfläch vum Substrat ugebaut.
D'LPE Method gouf vum Nelson et al. an 1963. Et gëtt benotzt Si dënn Filmer an eenzel Kristallsglas produzéiert Material, souwéi semiconductor Materialien wéi III-IV Gruppen a Quecksëlwer Cadmium Telluride, a kann benotzt ginn verschidden optoelektronesch Apparater ze maachen, Mikrowellen Apparater, semiconductor Apparater a Solarzellen. .
———————————————————————————————————————————————— ———————————
Semicera kann ubiddengraphite Deeler, mëll / steiwe Filz, Siliziumkarbid Deeler, CVD Siliziumkarbid Deeler,an anSiC / TaC Beschichtete Deelermat an 30 Deeg.
Wann Dir un den uewe genannten Halbleiterprodukter interesséiert sidd,zéckt net fir eis déi éischte Kéier ze kontaktéieren.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Post Zäit: Aug-31-2024