1. Pambuka
Proses nempelake zat (bahan mentah) menyang permukaan bahan substrat kanthi cara fisik utawa kimia diarani pertumbuhan film tipis.
Miturut prinsip kerja sing beda, deposisi film tipis sirkuit terpadu bisa dipérang dadi:
-Deposisi Uap Fisik (PVD);
- Deposisi Uap Kimia (CVD);
- Ekstensi.
2. Proses Wutah Film Tipis
2.1 Deposisi uap fisik lan proses sputtering
Proses deposisi uap fisik (PVD) nuduhake panggunaan metode fisik kayata penguapan vakum, sputtering, lapisan plasma lan epitaksi sinar molekul kanggo mbentuk lapisan tipis ing permukaan wafer.
Ing industri VLSI, teknologi PVD sing paling akeh digunakake yaiku sputtering, sing utamane digunakake kanggo elektroda lan interkoneksi logam sirkuit terpadu. Sputtering minangka proses ing ngendi gas langka [kayata argon (Ar)] diionisasi dadi ion (kayata Ar +) ing tumindak medan listrik njaba ing kahanan vakum dhuwur, lan ngebom sumber target materi ing lingkungan tegangan dhuwur, nuthuk metu atom utawa molekul saka materi target, lan banjur teka ing lumahing wafer kanggo mbentuk film lancip sawise proses pesawat tabrakan-free. Ar nduweni sipat kimia sing stabil, lan ion-ion kasebut ora bakal reaksi kimia karo materi target lan film. Nalika chip sirkuit terpadu mlebu ing jaman interkoneksi tembaga 0.13μm, lapisan bahan penghalang tembaga nggunakake film titanium nitride (TiN) utawa tantalum nitride (TaN). Panjaluk teknologi industri wis ningkataké riset lan pangembangan teknologi sputtering reaksi kimia, yaiku, ing kamar sputtering, saliyane Ar, ana uga nitrogen gas reaktif (N2), supaya Ti utawa Ta bombarded saka materi target Ti utawa Ta ditanggepi karo N2 kanggo generate film TiN utawa TaN dibutuhake.
Ana telung cara sputtering sing umum digunakake, yaiku sputtering DC, sputtering RF lan sputtering magnetron. Nalika integrasi sirkuit terpadu terus nambah, jumlah lapisan kabel logam multi-lapisan saya tambah, lan aplikasi teknologi PVD saya tambah akeh. Bahan PVD kalebu Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2, lsp.
Proses PVD lan sputtering biasane rampung ing kamar reaksi sing disegel kanthi tingkat vakum 1 × 10-7 nganti 9 × 10-9 Torr, sing bisa njamin kemurnian gas sajrone reaksi kasebut; ing wektu sing padha, voltase dhuwur external dibutuhake kanggo ionize gas langka kanggo generate voltase cukup dhuwur kanggo bombard target. Parameter utama kanggo ngevaluasi proses PVD lan sputtering kalebu jumlah bledug, uga nilai resistensi, keseragaman, kekandelan reflektivitas lan stres film sing dibentuk.
2.2 Proses Deposisi Uap Kimia lan Proses Sputtering
Deposisi uap kimia (CVD) nuduhake teknologi proses ing ngendi macem-macem reaktan gas kanthi tekanan parsial sing beda-beda bereaksi sacara kimia ing suhu lan tekanan tartamtu, lan zat padhet sing diasilake disimpen ing permukaan materi substrat kanggo entuk tipis sing dikarepake. wayang. Ing proses manufaktur sirkuit terpadu tradisional, bahan film tipis sing dipikolehi umume senyawa kayata oksida, nitrida, karbida, utawa bahan kayata silikon polikristalin lan silikon amorf. Wutah epitaxial selektif, sing luwih umum digunakake sawise simpul 45nm, kayata sumber lan saluran SiGe utawa wutah epitaxial selektif Si, uga minangka teknologi CVD.
Teknologi iki bisa terus mbentuk bahan kristal tunggal saka jinis sing padha utawa padha karo kisi asli ing substrat kristal siji saka silikon utawa bahan liyane ing sadawane kisi asli. CVD digunakake digunakake ing wutah film dielektrik insulating (kayata SiO2, Si3N4 lan SiON, etc.) lan film logam (kayata tungsten, etc.).
Umumé, miturut klasifikasi tekanan, CVD bisa dipérang dadi deposisi uap kimia tekanan atmosfer (APCVD), deposisi uap kimia tekanan sub-atmosfer (SAPCVD) lan deposisi uap kimia tekanan rendah (LPCVD).
Miturut klasifikasi suhu, CVD bisa dipérang dadi suhu dhuwur / suhu kurang oksida film kimia deposition (HTO / LTO CVD) lan cepet kimia termal deposition (Rapid Thermal CVD, RTCVD);
Miturut sumber reaksi, CVD bisa dipérang dadi CVD basis silane, CVD basis polyester (TEOS basis CVD) lan logam organik kimia uap deposition (MOCVD);
Miturut klasifikasi energi, CVD bisa dipérang dadi deposisi uap kimia termal (Thermal CVD), deposisi uap kimia plasma (Plasma Enhanced CVD, PECVD) lan deposisi uap kimia plasma kapadhetan dhuwur (High Density Plasma CVD, HDPCVD). Bubar, deposisi uap kimia flowable (Flowable CVD, FCVD) kanthi kemampuan ngisi longkangan sing apik banget uga wis dikembangake.
Film CVD sing beda-beda duwe sifat sing beda-beda (kayata komposisi kimia, konstanta dielektrik, tegangan, stres lan tegangan rusak) lan bisa digunakake kanthi kapisah miturut syarat proses sing beda (kayata suhu, jangkoan langkah, syarat ngisi, lsp.).
2.3 Proses deposisi lapisan atom
Deposisi lapisan atom (ALD) nuduhake deposisi atom lapisan demi lapisan ing materi substrat kanthi ngembangake lapisan film atom siji kanthi lapisan. A ALD khas nganggo cara nglebokake prekursor gas menyang reaktor kanthi cara pulsed bolak-balik.
Contone, pisanan, prekursor reaksi 1 dilebokake ing permukaan substrat, lan sawise adsorpsi kimia, lapisan atom siji dibentuk ing permukaan substrat; banjur prekursor 1 sing isih ana ing permukaan substrat lan ing kamar reaksi dipompa metu dening pompa udara; banjur ngisaratke reaksi 2 ngenalaken menyang lumahing landasan, lan kimia ditanggepi karo ngisaratke 1 adsorbed ing lumahing landasan kanggo generate materi film tipis cocog lan produk dening cocog ing lumahing landasan; nalika prekursor 1 ditanggepi kanthi lengkap, reaksi kasebut bakal mandheg kanthi otomatis, yaiku ciri khas ALD, banjur reaktan lan produk sampingan sing isih diekstrak kanggo nyiapake tahap pertumbuhan sabanjure; kanthi mbaleni proses ing ndhuwur terus-terusan, deposisi bahan film tipis sing ditanam kanthi lapisan kanthi atom siji bisa digayuh.
Loro-lorone ALD lan CVD minangka cara kanggo ngenalake sumber reaksi kimia gas kanggo reaksi kimia ing permukaan substrat, nanging bedane yaiku sumber reaksi gas saka CVD ora nduweni karakteristik pertumbuhan mandiri. Bisa dideleng yen kunci kanggo ngembangake teknologi ALD yaiku nemokake prekursor kanthi sifat reaksi sing matesi dhewe.
2.4 Proses Epitaxial
Proses epitaxial nuduhake proses ngembangake lapisan kristal tunggal kanthi lengkap ing substrat. Umumé, proses epitaxial yaiku kanggo tuwuh lapisan kristal kanthi orientasi kisi sing padha karo substrat asli ing substrat kristal tunggal. Proses epitaxial akeh digunakake ing manufaktur semikonduktor, kayata wafer silikon epitaxial ing industri sirkuit terpadu, sumber sing dipasang lan saluran pertumbuhan epitaxial transistor MOS, pertumbuhan epitaxial ing substrat LED, lsp.
Miturut negara fase sing beda-beda saka sumber wutah, cara pertumbuhan epitaxial bisa dipérang dadi epitaksi fase padat, epitaksi fase cair, lan epitaksi fase uap. Ing manufaktur sirkuit terpadu, metode epitaxial sing umum digunakake yaiku epitaksi fase padat lan epitaksi fase uap.
Epitaksi fase padhet: nuduhake wutah saka lapisan kristal siji ing substrat nggunakake sumber padhet. Contone, anil termal sawise implantasi ion sejatine proses epitaksi fase padat. Sajrone implantasi ion, atom silikon wafer silikon dibombardir dening ion sing ditanem kanthi energi dhuwur, ninggalake posisi kisi asline lan dadi amorf, mbentuk lapisan silikon amorf permukaan. Sawise anil termal suhu dhuwur, atom amorf bali menyang posisi kisi lan tetep konsisten karo orientasi kristal atom ing substrat.
Cara pertumbuhan epitaksi fase uap kalebu epitaksi fase uap kimia, epitaksi sinar molekul, epitaksi lapisan atom, lan liya-liyane. Ing manufaktur sirkuit terpadu, epitaksi fase uap kimia paling umum digunakake. Prinsip epitaksi fase uap kimia ing dasare padha karo deposisi uap kimia. Loro-lorone minangka pangolahan sing nyimpen film tipis kanthi reaksi kimia ing permukaan wafer sawise nyampur gas.
Bentenipun amarga epitaxy fase uap kimia tuwuh lapisan kristal siji, nduweni syarat sing luwih dhuwur kanggo isi impurity ing peralatan lan kebersihan permukaan wafer. Proses silikon epitaxial fase uap kimia awal kudu ditindakake ing kahanan suhu dhuwur (luwih saka 1000 ° C). Kanthi paningkatan peralatan proses, utamane nggunakake teknologi ruang pertukaran vakum, kebersihan rongga peralatan lan permukaan wafer silikon wis apik banget, lan epitaksi silikon bisa ditindakake ing suhu sing luwih murah (600-700 °). C). Proses wafer silikon epitaxial yaiku kanggo tuwuh lapisan silikon kristal tunggal ing permukaan wafer silikon.
Dibandhingake karo substrat silikon asli, lapisan silikon epitaxial nduweni kemurnian sing luwih dhuwur lan cacat kisi sing luwih sithik, saéngga ningkatake asil manufaktur semikonduktor. Kajaba iku, kekandelan wutah lan konsentrasi doping lapisan silikon epitaxial sing ditanam ing wafer silikon bisa dirancang kanthi fleksibel, sing ndadekake keluwesan kanggo desain piranti, kayata nyuda resistensi substrat lan nambah isolasi substrat. Proses epitaxial sumber-saluran sing ditempelake minangka teknologi sing akeh digunakake ing node teknologi logika canggih.
Iki nuduhake proses epitaxially tuwuh silikon germanium doped utawa silikon ing sumber lan saluran wilayah transistor MOS. Kaluwihan utama ngenalake proses epitaxial sumber-saluran sing ditempelake kalebu: ngembangake lapisan pseudocrystalline sing ngemot stres amarga adaptasi kisi, ningkatake mobilitas operator saluran; doping in-situ saka sumber lan saluran bisa nyuda resistensi parasit saka persimpangan sumber-saluran lan nyuda cacat implantasi ion energi dhuwur.
3. peralatan wutah film lancip
3.1 Peralatan penguapan vakum
Penguapan vakum minangka cara lapisan sing ngetokake bahan padhet ing kamar vakum supaya bisa nguap, nguap utawa sublimate, banjur ngembun lan nyelehake ing permukaan materi substrat ing suhu tartamtu.
Biasane kasusun saka telung bagean, yaiku sistem vakum, sistem penguapan lan sistem pemanasan. Sistem vakum kasusun saka pipa vakum lan pompa vakum, lan fungsi utamane yaiku nyedhiyakake lingkungan vakum sing berkualitas kanggo penguapan. Sistem penguapan kasusun saka tabel penguapan, komponen pemanasan lan komponen pangukuran suhu.
Bahan target sing bakal nguap (kayata Ag, Al, lan liya-liyane) diselehake ing meja penguapan; komponen pemanasan lan pangukuran suhu minangka sistem loop tertutup sing digunakake kanggo ngontrol suhu penguapan kanggo njamin penguapan sing lancar. Sistem pemanasan kasusun saka tahap wafer lan komponen pemanasan. Tahap wafer digunakake kanggo nyeleh landasan sing film tipis kudu nguap, lan komponen pemanasan digunakake kanggo nyadari pemanasan substrat lan kontrol umpan balik pangukuran suhu.
Lingkungan vakum minangka kondisi sing penting banget ing proses penguapan vakum, sing ana hubungane karo tingkat penguapan lan kualitas film. Yen jurusan vakum ora nyukupi syarat, atom utawa molekul nguap bakal kerep tabrakan karo molekul gas ampas, nggawe path free tegese luwih cilik, lan atom utawa molekul bakal buyar nemen, mangkono ngganti arah gerakan lan ngurangi film. tingkat tatanan.
Kajaba iku, amarga anané molekul gas impurity ampas, film setor wis akeh kontaminasi lan kualitas miskin, utamané nalika tingkat munggah meksa saka kamar ora ketemu standar lan ana bocor, online bakal bocor menyang kamar vakum. , kang bakal duwe impact serius ing kualitas film.
Karakteristik struktural peralatan penguapan vakum nemtokake manawa keseragaman lapisan ing substrat ukuran gedhe kurang. Kanggo nambah keseragaman, cara nambah jarak sumber-substrat lan puteran substrat umume diadopsi, nanging nambah jarak sumber-substrat bakal ngorbanake tingkat pertumbuhan lan kemurnian film. Ing wektu sing padha, amarga paningkatan ruang vakum, tingkat panggunaan bahan sing nguap dikurangi.
3.2 peralatan deposisi uap fisik DC
Direct current physical vapor deposition (DCPVD) uga dikenal minangka cathode sputtering utawa vakum DC rong tahap sputtering. Bahan target saka vakum DC sputtering digunakake minangka katoda lan landasan digunakake minangka anoda. Sputtering vakum yaiku mbentuk plasma kanthi ionisasi gas proses.
Partikel sing diisi ing plasma digawe cepet ing medan listrik kanggo entuk energi tartamtu. Partikel-partikel kanthi energi sing cukup ngebom lumahing materi target, supaya atom-atom target metu; atom sputtered karo energi kinetik tartamtu pindhah menyang substrat kanggo mbentuk film tipis ing lumahing substrat. Gas sing digunakake kanggo sputtering umume gas langka, kayata argon (Ar), supaya film kawangun dening sputtering ora bakal ono racune; Kajaba iku, radius atom argon luwih cocok kanggo sputtering.
Ukuran partikel sputtering kudu cedhak karo ukuran atom target kanggo sputtered. Yen partikel gedhe banget utawa cilik banget, sputtering efektif ora bisa dibentuk. Saliyane faktor ukuran atom, faktor massa atom uga bakal mengaruhi kualitas sputtering. Yen sumber partikel sputtering banget cahya, atom target ora sputtered; yen partikel sputtering abot banget, target bakal "mbengkongaken" lan target ora sputtered.
Bahan target sing digunakake ing DCPVD kudu dadi konduktor. Iki amarga nalika ion argon ing gas proses bombard materi target, padha bakal recombine karo elektron ing lumahing materi target. Nalika materi target minangka konduktor kayata logam, elektron sing dikonsumsi dening rekombinasi iki luwih gampang diisi maneh dening sumber daya lan elektron bebas ing bagean liya saka materi target liwat konduksi listrik, saengga permukaan materi target minangka a kabèh tetep daya negatif lan sputtering maintained.
Kosok baline, yen materi target minangka insulator, sawise elektron ing permukaan materi target digabungake maneh, elektron bebas ing bagean liya saka materi target ora bisa diisi maneh kanthi konduksi listrik, lan malah muatan positif bakal nglumpukake ing lumahing materi target, nyebabake potensial materi target munggah, lan daya negatif saka materi target wis weakened nganti ilang, pungkasanipun anjog kanggo mandap sputtering.
Mulane, kanggo nggawe bahan insulasi uga bisa digunakake kanggo sputtering, perlu golek cara sputtering liyane. Sputtering frekuensi radio minangka cara sputtering sing cocog kanggo target konduktif lan non-konduktif.
Kerugian liyane saka DCPVD yaiku voltase kontak dhuwur lan pamboman elektron ing substrate kuwat. Cara sing efektif kanggo ngatasi masalah iki yaiku nggunakake magnetron sputtering, supaya magnetron sputtering pancen praktis ing bidang sirkuit terpadu.
3.3 Peralatan Deposisi Uap Fisik RF
Deposisi uap fisik frekuensi radio (RFPVD) nggunakake daya frekuensi radio minangka sumber eksitasi lan minangka cara PVD sing cocog kanggo macem-macem bahan logam lan non-logam.
Frekuensi umum saka sumber daya RF sing digunakake ing RFPVD yaiku 13.56MHz, 20MHz, lan 60MHz. Siklus positif lan negatif saka sumber daya RF katon gantian. Nalika target PVD ing setengah siklus positif, amarga lumahing target ing potensial positif, elektron ing atmosfer proses bakal mili menyang lumahing target kanggo neutralize daya positif nambah ing lumahing sawijining, lan malah terus nglumpukake elektron, nggawe permukaané bias negatif; nalika target sputtering ana ing setengah siklus negatif, ion positif bakal pindhah menyang target lan sebagian neutralized ing lumahing target.
Sing paling penting yaiku kacepetan gerakan elektron ing medan listrik RF luwih cepet tinimbang ion positif, dene wektu setengah siklus positif lan negatif padha, saengga sawise siklus lengkap, permukaan target bakal dadi. "net" muatan negatif. Mulane, ing sawetara siklus pisanan, daya negatif saka lumahing target nuduhake gaya nambah; sakwise, lumahing target tekan potensial negatif stabil; salajengipun, amarga muatan negatif saka target duweni efek repulsive ing elektron, jumlah muatan positif lan negatif ditampa dening elektroda target cenderung kanggo Balance, lan target presents daya negatif stabil.
Saka proses ing ndhuwur, bisa dideleng yen proses pembentukan voltase negatif ora ana hubungane karo sifat materi target dhewe, saengga metode RFPVD ora mung bisa ngatasi masalah sputtering target insulating, nanging uga kompatibel. karo target konduktor logam konvensional.
3.4 Peralatan sputtering Magnetron
Magnetron sputtering minangka cara PVD sing nambah magnet ing mburi target. Magnet sing ditambahake lan sumber daya DC (utawa sumber daya AC) mbentuk sumber sputtering magnetron. Sumber sputtering digunakake kanggo mbentuk medan elektromagnetik interaktif ing kamar, njupuk lan matesi sawetara gerakan elektron ing plasma nang kamar, ngluwihi path gerakan elektron, lan kanthi mangkono nambah konsentrasi plasma, lan pungkasanipun entuk luwih. simpenan.
Kajaba iku, amarga luwih akeh elektron sing kaiket ing permukaan target, bombardment substrate dening elektron suda, lan suhu substrate suda. Dibandhingake karo teknologi DCPVD flat-plate, salah sawijining fitur paling jelas saka teknologi deposisi uap fisik magnetron yaiku voltase discharge kontak luwih murah lan luwih stabil.
Amarga konsentrasi plasma sing luwih dhuwur lan ngasilake sputtering sing luwih gedhe, bisa entuk efisiensi deposisi sing apik, kontrol ketebalan deposisi ing sawetara ukuran gedhe, kontrol komposisi sing tepat lan voltase kontak sing luwih murah. Mulane, magnetron sputtering ing posisi dominan ing PVD film logam saiki. Desain sumber sputtering magnetron paling gampang kanggo nyeleh klompok wesi sembrani ing mburi target flat (njaba sistem vakum) kanggo generate podo karo Magnetik kolom kanggo lumahing target ing wilayah lokal ing lumahing target.
Yen magnet permanen diselehake, Magnetik kolom sawijining relatif tetep, asil ing distribusi Magnetik relatif tetep ing lumahing target ing kamar. Mung bahan ing wilayah tartamtu saka target sing sputtered, tingkat pemanfaatan target kurang, lan uniformity saka film disiapake miskin.
Ana kemungkinan tartamtu yen logam sputtered utawa partikel materi liyane bakal setor maneh ing lumahing target, mangkono aggregating menyang partikel lan mbentuk kontaminasi cacat. Mulane, sumber sputtering magnetron komersial biasane nggunakake desain magnet puteran kanggo nambah keseragaman film, tingkat panggunaan target, lan sputtering target lengkap.
Penting kanggo ngimbangi telung faktor kasebut. Yen imbangan ora ditangani kanthi apik, bisa nyebabake keseragaman film sing apik nalika nyuda tingkat panggunaan target (nyepetake umur target), utawa gagal nggayuh target sputtering utawa korosi target lengkap, sing bakal nyebabake masalah partikel sajrone sputtering. proses.
Ing teknologi magnetron PVD, perlu kanggo nimbang mekanisme gerakan magnet puteran, wangun target, sistem pendinginan target lan sumber sputtering magnetron, uga konfigurasi fungsional saka basa sing nggawa wafer, kayata adsorpsi wafer lan kontrol suhu. Ing proses PVD, suhu wafer dikontrol kanggo entuk struktur kristal sing dibutuhake, ukuran lan orientasi butir, uga stabilitas kinerja.
Wiwit konduksi panas antarane mburi wafer lan lumahing basa mbutuhake meksa tartamtu, biasane ing urutan sawetara Torr, lan meksa kerja saka kamar biasane ing urutan sawetara mTorr, meksa ing mburi. saka wafer akeh luwih saka meksa ing lumahing ndhuwur wafer, supaya Chuck mechanical utawa Chuck elektrostatik dibutuhake kanggo posisi lan matesi wafer.
Chuck mechanical gumantung ing bobot dhewe lan pinggiran wafer kanggo entuk fungsi iki. Senajan nduweni kaluwihan saka struktur prasaja lan insensitivity kanggo materi wafer, efek pinggiran wafer ketok, kang ora kondusif kanggo kontrol ketat partikel. Mulane, wis mboko sithik diganti dening Chuck elektrostatik ing proses Manufaktur IC.
Kanggo pangolahan sing ora sensitif banget kanggo suhu, bisa digunakake non-adsorption, non-edge cara rak kontak (ora ana prabédan tekanan antarane lumahing ndhuwur lan ngisor wafer) uga bisa digunakake. Sajrone proses PVD, lapisan kamar lan permukaan bagean sing kontak karo plasma bakal disimpen lan ditutupi. Nalika kekandelan film setor ngluwihi watesan, film bakal kokain lan pil mati, nyebabake masalah partikel.
Mulane, perawatan permukaan bagean kayata lining minangka kunci kanggo ngluwihi watesan iki. Sandblasting lumahing lan uyuh aluminium minangka rong cara sing umum digunakake, tujuane kanggo nambah kekasaran permukaan kanggo ngiyataken ikatan antarane film lan permukaan lapisan.
3.5 Peralatan Deposisi Uap Fisik Ionisasi
Kanthi pangembangan teknologi mikroelektronik sing terus-terusan, ukuran fitur saya tambah cilik. Wiwit teknologi PVD ora bisa ngontrol arah deposisi partikel, kemampuan PVD kanggo mlebu liwat bolongan lan saluran sempit karo rasio aspek dhuwur diwatesi, nggawe aplikasi ditambahi teknologi PVD tradisional saya tantangan. Ing proses PVD, minangka rasio aspek saka alur pori mundhak, jangkoan ing ngisor sudo, mbentuk struktur overhanging eaves-kaya ing sudhut ndhuwur, lan mbentuk jangkoan weakest ing sudhut ngisor.
Teknologi deposisi uap fisik terionisasi dikembangake kanggo ngatasi masalah iki. Pisanan plasmatizes atom logam sputtered saka target ing macem-macem cara, lan banjur nyetel voltase bias dimuat ing wafer kanggo ngontrol arah lan energi saka ion logam kanggo njupuk aliran ion logam arah stabil kanggo nyiapake film tipis, mangkono nambah. jangkoan ngisor langkah saka aspek dhuwur liwat bolongan lan saluran panah.
Fitur khas teknologi plasma logam terionisasi yaiku tambahan kumparan frekuensi radio ing kamar. Sajrone proses kasebut, tekanan kerja ruangan dijaga ing kahanan sing relatif dhuwur (5 nganti 10 kaping tekanan kerja normal). Sajrone PVD, kumparan frekuensi radio digunakake kanggo ngasilake wilayah plasma kaloro, ing ngendi konsentrasi plasma argon mundhak kanthi nambah daya frekuensi radio lan tekanan gas. Nalika atom logam sputtered saka target liwat wilayah iki, padha sesambungan karo plasma argon kapadhetan dhuwur kanggo mbentuk ion logam.
Nerapake sumber RF ing operator wafer (kayata chuck elektrostatik) bisa nambah bias negatif ing wafer kanggo narik ion positif logam menyang ngisor alur pori. Iki arah aliran ion logam jejeg lumahing wafer mbenakake jangkoan langkah ngisor pori rasio aspek dhuwur lan saluran sempit.
Bias negatif sing ditrapake ing wafer uga nyebabake ion ngebom permukaan wafer (reverse sputtering), sing ngrusak struktur sing overhanging saka tutuk alur pori lan sputters film sing disimpen ing sisih ngisor menyang sidewalls ing pojok ngisor pori. alur, mangkono nambah jangkoan langkah ing sudhut.
3.6 Peralatan Deposisi Uap Kimia Tekanan Atmosfer
Peralatan deposisi uap kimia tekanan atmosfer (APCVD) nuduhake piranti sing nyemprotake sumber reaksi gas kanthi kecepatan konstan menyang permukaan substrat padat sing digawe panas ing lingkungan kanthi tekanan sing cedhak karo tekanan atmosfer, nyebabake sumber reaksi kasebut reaksi kimia. lumahing landasan, lan produk reaksi setor ing lumahing landasan kanggo mbentuk film lancip.
Peralatan APCVD minangka peralatan CVD paling wiwitan lan isih akeh digunakake ing produksi industri lan riset ilmiah. Peralatan APCVD bisa digunakake kanggo nyiapake film tipis kayata silikon kristal tunggal, silikon polikristalin, silikon dioksida, seng oksida, titanium dioksida, kaca fosfosilikat, lan kaca borophosphosilicate.
3.7 Peralatan Deposisi Uap Kimia Tekanan Rendah
Peralatan deposisi uap kimia tekanan rendah (LPCVD) nuduhake peralatan sing nggunakake bahan mentah gas kanggo reaksi kimia ing permukaan substrat padhet ing lingkungan sing digawe panas (350-1100 ° C) lan tekanan rendah (10-100mTorr), lan reaktan disimpen ing permukaan substrat kanggo mbentuk film tipis. Peralatan LPCVD dikembangake kanthi basis APCVD kanggo nambah kualitas film tipis, nambah keseragaman distribusi parameter karakteristik kayata ketebalan film lan resistivity, lan ningkatake efisiensi produksi.
Fitur utamane yaiku ing lingkungan lapangan termal tekanan rendah, gas proses reaksi kimia ing permukaan substrat wafer, lan produk reaksi disimpen ing permukaan substrat kanggo mbentuk film tipis. Peralatan LPCVD nduweni kaluwihan kanggo nyiapake film tipis sing berkualitas tinggi lan bisa digunakake kanggo nyiapake film tipis kayata silikon oksida, silikon nitrida, polysilicon, silikon karbida, gallium nitride lan graphene.
Dibandhingake karo APCVD, lingkungan reaksi tekanan rendah peralatan LPCVD nambah rata-rata jalur bebas lan koefisien difusi gas ing kamar reaksi.
Ing reaksi gas lan molekul gas operator ing kamar reaksi bisa roto-roto mbagekke ing wektu cendhak, mangkono nemen Ngapikake uniformity saka kekandelan film, resistivity uniformity lan jangkoan langkah saka film, lan konsumsi gas reaksi uga cilik. Kajaba iku, lingkungan tekanan rendah uga nyepetake kacepetan transmisi zat gas. Impurities lan reaksi dening-produk kasebar saka landasan bisa cepet dijupuk metu saka zona reaksi liwat lapisan wates, lan gas reaksi cepet liwat lapisan wates kanggo tekan lumahing landasan kanggo reaksi, mangkono èfèktif suppressing poto-doping, nyepakaké. film kualitas dhuwur karo zona transisi tajem, lan uga nambah efficiency produksi.
3.8 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Equipment
Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) minangka thin teknologi deposisi film. Sajrone proses plasma, prekursor gas diionisasi miturut tumindak plasma kanggo mbentuk klompok aktif sing bungah, sing nyebar menyang permukaan substrat lan banjur ngalami reaksi kimia kanggo ngrampungake pertumbuhan film.
Miturut frekuensi generasi plasma, plasma sing digunakake ing PECVD bisa dipérang dadi rong jinis: radio frekuensi plasma (RF plasma) lan gelombang mikro plasma (Microwave plasma). Saiki, frekuensi radio sing digunakake ing industri umume 13.56MHz.
Introduksi plasma frekuensi radio biasane dipérang dadi rong jinis: kopling kapasitif (CCP) lan kopling induktif (ICP). Cara kopling kapasitif biasane cara reaksi plasma langsung; dene cara kopling induktif bisa dadi metode plasma langsung utawa metode plasma remot.
Ing proses manufaktur semikonduktor, PECVD asring digunakake kanggo tuwuh film tipis ing substrat sing ngemot logam utawa struktur sensitif suhu liyane. Contone, ing bidang interkoneksi logam mburi-mburi saka sirkuit terpadu, wiwit sumber, gapura lan struktur saluran piranti wis kawangun ing proses ngarep-mburi, wutah saka film tipis ing lapangan interconnection logam tundhuk. kanggo watesan budget termal banget ketat, supaya biasane rampung karo bantuan plasma. Kanthi nyetel paramèter proses plasma, kapadhetan, komposisi kimia, isi impurity, kateguhan mekanik lan paramèter kaku saka film tipis sing ditanam dening PECVD bisa diatur lan dioptimalake ing sawetara tartamtu.
3.9 Peralatan Deposisi Lapisan Atom
Deposisi lapisan atom (ALD) minangka teknologi deposisi film tipis sing tuwuh sacara periodik ing wangun lapisan kuasi-monoatomik. Karakteristik kasebut yaiku ketebalan film sing disimpen bisa diatur kanthi tepat kanthi ngontrol jumlah siklus pertumbuhan. Ora kaya proses deposisi uap kimia (CVD), loro (utawa luwih) prekursor ing proses ALD gantian ngliwati permukaan substrat lan diisolasi kanthi efektif kanthi ngresiki gas langka.
Loro prekursor ora bakal nyampur lan ketemu ing fase gas kanggo reaksi kimia, nanging mung reaksi liwat adsorpsi kimia ing permukaan substrat. Ing saben siklus ALD, jumlah prekursor adsorbed ing lumahing landasan related kanggo Kapadhetan kelompok aktif ing lumahing substrat. Nalika gugus reaktif ing lumahing substrate kesel, sanajan keluwihan prekursor wis ngenalaken, adsorpsi kimia ora bakal kelakon ing lumahing substrat.
Proses reaksi iki diarani reaksi self-limiting permukaan. Mekanisme proses iki ndadekake kekandelan film thukul ing saben siklus proses ALD pancet, supaya proses ALD nduweni kaluwihan saka kontrol kekandelan tepat lan jangkoan langkah film apik.
3.10 Peralatan Epitaxy Beam Molekul
Sistem Molecular Beam Epitaxy (MBE) nuduhake piranti epitaxial sing nggunakake siji utawa luwih balok atom energi termal utawa balok molekul kanggo nyemprotake menyang permukaan substrat sing digawe panas kanthi kacepetan tartamtu ing kahanan vakum sing dhuwur banget, lan adsorb lan migrasi ing permukaan substrat. kanggo tuwuh film tipis kristal tunggal ing arah sumbu kristal saka materi substrat. Umumé, ing kondisi panas dening tungku jet karo tameng panas, sumber beam mbentuk balok atom utawa Beam molekul, lan film mundak akeh lapisan dening lapisan ing sadawane arah sumbu kristal saka materi substrate.
Karakteristik kasebut yaiku suhu pertumbuhan epitaxial sing kurang, lan ketebalan, antarmuka, komposisi kimia lan konsentrasi impurity bisa dikontrol kanthi tepat ing tingkat atom. Senajan MBE asalé saka preparation saka semikonduktor ultra-tipis film kristal tunggal, aplikasi saiki wis ditambahi kanggo macem-macem sistem materi kayata logam lan insulating dielektrik, lan bisa nyiyapake III-V, II-VI, silikon, silikon germanium (SiGe). ), graphene, oksida lan film organik.
Sistem molecular beam epitaxy (MBE) utamane dumadi saka sistem vakum ultra-dhuwur, sumber sinar molekul, sistem fiksasi lan pemanasan substrat, sistem transfer sampel, sistem pemantauan in-situ, sistem kontrol, lan tes. sistem.
Sistem vakum kalebu pompa vakum (pompa mekanik, pompa molekul, pompa ion, lan pompa kondensasi, lan liya-liyane) lan macem-macem katup, sing bisa nggawe lingkungan pertumbuhan vakum sing dhuwur banget. Gelar vakum sing umume bisa ditindakake yaiku 10-8 nganti 10-11 Torr. Sistem vakum utamane nduweni telung ruang kerja vakum, yaiku kamar injeksi sampel, ruang pretreatment lan analisis permukaan, lan ruang pertumbuhan.
Kamar injeksi sampel digunakake kanggo nransfer conto menyang donya njaba kanggo njamin kahanan vakum dhuwur saka kamar liyane; kamar pretreatment lan analisis lumahing nyambungake kamar injeksi sampel lan kamar wutah, lan fungsi utama iku kanggo pra-proses sampel (degassing suhu dhuwur kanggo mesthekake kebersihan lengkap lumahing landasan) lan kanggo nindakake analisis lumahing pambuka ing sampel di resiki; kamar wutah minangka bagéan inti saka sistem MBE, utamané dumadi saka tungku sumber lan perakitan rana sing cocog, console kontrol sampel, sistem cooling, refleksi dhuwur energi elektron difraksi (RHEED), lan sistem ngawasi ing-situ. . Sawetara peralatan MBE produksi duwe sawetara konfigurasi kamar pertumbuhan. Diagram skematis struktur peralatan MBE ditampilake ing ngisor iki:
MBE saka bahan silikon nggunakake silikon kemurnian dhuwur minangka bahan mentah, tuwuh ing kahanan vakum ultra-dhuwur (10-10 ~ 10-11Torr), lan suhu wutah yaiku 600 ~ 900 ℃, kanthi Ga (jinis P) lan Sb ( N-type) minangka sumber doping. Sumber doping sing umum digunakake kayata P, As lan B arang digunakake minangka sumber sinar amarga angel nguap.
Kamar reaksi MBE nduweni lingkungan vakum sing dhuwur banget, sing ningkatake dalan bebas molekul lan nyuda kontaminasi lan oksidasi ing permukaan materi sing akeh. Bahan epitaxial sing disiapake nduweni morfologi permukaan sing apik lan seragam, lan bisa digawe dadi struktur multilayer kanthi doping sing beda utawa komponen materi sing beda.
teknologi MBE entuk wutah bola-bali lapisan epitaxial Ultra-tipis karo kekandelan saka lapisan atom siji, lan antarmuka antarane lapisan epitaxial tajem. Ningkatake pertumbuhan semikonduktor III-V lan bahan heterogen multi-komponen liyane. Saiki, sistem MBE wis dadi peralatan proses majeng kanggo produksi generasi anyar piranti gelombang mikro lan piranti optoelektronik. Kerugian teknologi MBE yaiku tingkat pertumbuhan film sing alon, syarat vakum sing dhuwur, lan biaya panggunaan peralatan lan peralatan sing dhuwur.
3.11 Sistem Epitaksi Fase Uap
Sistem epitaksi fase uap (VPE) nuduhake piranti pertumbuhan epitaxial sing ngeterake senyawa gas menyang substrat lan entuk lapisan materi kristal siji kanthi susunan kisi sing padha karo substrat liwat reaksi kimia. Lapisan epitaxial bisa dadi lapisan homoepitaxial (Si/Si) utawa lapisan heteroepitaxial (SiGe/Si, SiC/Si, GaN/Al2O3, lsp). Saiki, teknologi VPE wis akeh digunakake ing bidang persiapan nanomaterial, piranti daya, piranti optoelektronik semikonduktor, fotovoltaik surya, lan sirkuit terpadu.
VPE khas kalebu epitaxy tekanan atmosfer lan epitaksi tekanan suda, deposisi uap kimia vakum ultra-dhuwur, deposisi uap kimia organik logam, lan liya-liyane. kontrol tekanan lan stabilitas, partikel lan kontrol cacat, etc.
Saiki, arah pangembangan sistem VPE komersial utama yaiku loading wafer gedhe, kontrol otomatis kanthi otomatis, lan ngawasi suhu lan proses pertumbuhan kanthi nyata. Sistem VPE duwe telung struktur: vertikal, horisontal lan silinder. Cara pemanasan kalebu pemanasan resistensi, pemanasan induksi frekuensi dhuwur lan pemanasan radiasi infra merah.
Saiki, sistem VPE biasane nggunakake struktur cakram horisontal, sing nduweni ciri keseragaman sing apik kanggo pertumbuhan film epitaxial lan loading wafer gedhe. Sistem VPE biasane dumadi saka patang bagean: reaktor, sistem pemanas, sistem jalur gas lan sistem kontrol. Amarga wektu wutah film epitaxial GaAs lan GaN relatif dawa, pemanasan induksi lan pemanasan resistensi biasane digunakake. Ing silikon VPE, wutah film epitaxial nglukis biasane nggunakake pemanasan induksi; wutah film epitaxial lancip biasane nggunakake panas infrared kanggo entuk tujuan munggah suhu kanthi cepet / tiba.
3.12 Sistem Epitaksi Fase Cairan
Sistem Liquid Phase Epitaxy (LPE) nuduhake peralatan pertumbuhan epitaxial sing larut materi sing bakal ditanam (kayata Si, Ga, As, Al, lan sapiturute) lan dopan (kayata Zn, Te, Sn, lsp) ing a logam karo titik leleh ngisor (kayata Ga, In, etc.), supaya solute wis kebak utawa supersaturated ing solvent, lan landasan kristal siji kontak karo solusi, lan solute wis precipitated saka solvent dening mboko sithik cooling mudhun, lan lapisan saka materi kristal karo struktur kristal lan kisi pancet padha karo landasan wis thukul ing lumahing landasan.
Metode LPE diusulake dening Nelson et al. ing 1963. Iki digunakake kanggo tuwuh film tipis Si lan bahan kristal tunggal, uga bahan semikonduktor kayata kelompok III-IV lan telluride kadmium merkuri, lan bisa digunakake kanggo nggawe macem-macem piranti optoelektronik, piranti gelombang mikro, piranti semikonduktor lan sel surya. .
——————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera bisa nyedhiyanibagean grafit, alus/kaku felt, bagean silikon karbida, Bagian CVD silikon karbida, lanSiC / TaC dilapisi bageankaro ing 30 dina.
Yen sampeyan kasengsem ing produk semikonduktor ing ndhuwur,aja ragu-ragu kanggo hubungi kita ing pisanan.
Telpon: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Wektu kirim: Aug-31-2024