1. Inngangur
Ferlið við að festa efni (hráefni) við yfirborð undirlagsefna með eðlisfræðilegum eða efnafræðilegum aðferðum er kallað þunnfilmavöxtur.
Samkvæmt mismunandi vinnureglum er hægt að skipta samþættri hringrás þunnfilmuútfellingar í:
-Líkamleg gufuútfelling (PVD);
-Kemísk gufuútfelling (CVD);
-Framlenging.
2. Þunn filma vaxtarferli
2.1 Líkamleg gufuútfelling og sputtering ferli
Líkamleg gufuútfelling (PVD) ferlið vísar til notkunar á eðlisfræðilegum aðferðum eins og lofttæmi uppgufun, sputtering, plasmahúðun og sameindageislaeitrun til að mynda þunnt filmu á yfirborði obláts.
Í VLSI iðnaðinum er mest notaða PVD tæknin sputtering, sem er aðallega notuð fyrir rafskaut og málmtengingar samþættra rafrása. Sputtering er ferli þar sem sjaldgæfar lofttegundir [eins og argon (Ar)] eru jónaðar í jónir (eins og Ar+) undir áhrifum ytra rafsviðs við mikla lofttæmisskilyrði og sprengja efnismiðjugjafana undir háspennuumhverfi, slá út frumeindir eða sameindir markefnisins og koma síðan að yfirborði skífunnar til að mynda þunna filmu eftir áreksturslaust flug. Ar hefur stöðuga efnafræðilega eiginleika og jónir þess munu ekki hvarfast efnafræðilega við markefnið og filmuna. Þegar samþættir hringrásarflísar koma inn á 0,13μm kopartengingartímabilið notar koparhindrunarefnið títanítríð (TiN) eða tantalnítríð (TaN) filmu. Eftirspurn eftir iðnaðartækni hefur stuðlað að rannsóknum og þróun efnaviðbragðs sputtering tækni, það er, í sputtering hólfinu, auk Ar, er einnig hvarfgjarnt gas köfnunarefni (N2), þannig að Ti eða Ta sprengdist frá markefni Ti eða Ta hvarfast við N2 til að mynda nauðsynlega TiN eða TaN filmu.
Það eru þrjár almennt notaðar sputtering aðferðir, nefnilega DC sputtering, RF sputtering og magnetron sputtering. Eftir því sem samþætting samþættra hringrása heldur áfram að aukast eykst fjöldi laga fjöllaga málmlagna og beiting PVD tækni verður sífellt umfangsmeiri. PVD efni eru Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2, osfrv.
PVD og sputtering ferli er venjulega lokið í mjög lokuðu hvarfhólfinu með lofttæmisgráðu 1 × 10-7 til 9 × 10-9 Torr, sem getur tryggt hreinleika gassins meðan á hvarfinu stendur; á sama tíma þarf utanaðkomandi háspennu til að jóna sjaldgæf gas til að mynda nægilega háa spennu til að sprengja skotmarkið. Helstu breytur til að meta PVD og sputtering ferli eru meðal annars magn ryks, svo og viðnámsgildi, einsleitni, endurskinsþykkt og álag myndaðrar filmu.
2.2 Efnafræðileg gufuútfelling og sputtering ferli
Efnafræðileg gufuútfelling (CVD) vísar til vinnslutækni þar sem margs konar loftkennd hvarfefni með mismunandi hlutþrýstingi hvarfast efnafræðilega við ákveðið hitastig og þrýsting og mynduðu föstu efnin eru sett á yfirborð undirlagsefnisins til að fá æskilega þunnt efni. kvikmynd. Í hefðbundnu framleiðsluferli samþættra hringrása eru þunnfilmuefnin sem fást almennt efnasambönd eins og oxíð, nítríð, karbíð eða efni eins og fjölkristallaður sílikon og myndlaus sílikon. Sértækur epitaxial vöxtur, sem er oftar notaður eftir 45nm hnút, eins og uppspretta og frárennsli SiGe eða Si sértækur epitaxial vöxtur, er einnig CVD tækni.
Þessi tækni getur haldið áfram að mynda einkristalla efni af sömu gerð eða svipuð upprunalegu grindunni á eins kristalla undirlagi úr sílikoni eða öðrum efnum meðfram upprunalegu grindunum. CVD er mikið notað við vöxt einangrandi dielectric filma (eins og SiO2, Si3N4 og SiON, osfrv.) Og málmfilma (eins og wolfram, osfrv.).
Almennt, samkvæmt þrýstingsflokkuninni, má skipta CVD í loftþrýstingsefnagufuútfellingu (APCVD), efnagufuútfellingu undir loftþrýstingi (SAPCVD) og lágþrýstingsefnagufuútfellingu (LPCVD).
Samkvæmt hitastigsflokkun er hægt að skipta CVD í háhita / lághita oxíðfilmu efnagufuútfellingu (HTO / LTO CVD) og hraða varmaefnagufuútfellingu (Rapid Thermal CVD, RTCVD);
Samkvæmt hvarfgjafanum er CVD hægt að skipta í sílan-undirstaða CVD, pólýester-undirstaða CVD (TEOS-undirstaða CVD) og málm lífræn efna gufuútfellingu (MOCVD);
Samkvæmt orkuflokkun er hægt að skipta CVD í hitauppstreymi efnagufu (Thermal CVD), plasma auka efna gufuútfellingu (Plasma Enhanced CVD, PECVD) og háþéttni plasma efnagufuútfellingu (High Density Plasma CVD, HDPCVD). Nýlega hefur einnig verið þróað flæðandi efnagufuútfelling (Flowable CVD, FCVD) með framúrskarandi getu til að fylla skarð.
Mismunandi CVD-vaxnar kvikmyndir hafa mismunandi eiginleika (svo sem efnasamsetningu, rafstuðul, spennu, streitu og niðurbrotsspennu) og er hægt að nota þær sérstaklega í samræmi við mismunandi ferli kröfur (svo sem hitastig, þrepaþekju, fyllingarkröfur osfrv.).
2.3 Atómlagsútfellingarferli
Atómlagsútfelling (ALD) vísar til útfellingar atóma lag fyrir lag á undirlagsefni með því að vaxa eina atómfilmu lag fyrir lag. Dæmigert ALD notar aðferðina við að setja loftkennd forefni inn í reactor á víxl púlsandi hátt.
Til dæmis, fyrst er forveri hvarfsins 1 settur inn í undirlagsyfirborðið og eftir efnafræðilega aðsog myndast eitt atómlag á yfirborði undirlagsins; síðan er forefninu 1 sem er eftir á yfirborði undirlagsins og í hvarfhólfinu dælt út með loftdælu; þá er forefni hvarfefnis 2 komið fyrir í undirlagsyfirborðinu og hvarfast efnafræðilega við forefni 1 sem er aðsogað á yfirborð undirlagsins til að mynda samsvarandi þunnt filmuefni og samsvarandi aukaafurðir á yfirborði undirlagsins; þegar forefni 1 hvarfast að fullu, lýkur efnahvarfinu sjálfkrafa, sem er sjálftakmarkandi eiginleiki ALD, og síðan eru hvarfefnin og aukaafurðirnar sem eftir eru dregin út til að undirbúa sig fyrir næsta stig vaxtar; með því að endurtaka ofangreint ferli stöðugt, er hægt að ná útfellingu þunnfilmuefna sem vaxið er lag fyrir lag með stökum atómum.
Bæði ALD og CVD eru leiðir til að kynna loftkenndan efnahvarfgjafa til að bregðast efnafræðilega á yfirborð undirlagsins, en munurinn er sá að loftkenndur efnahvarfgjafinn CVD hefur ekki eiginleikann sjálftakmarkandi vöxt. Það má sjá að lykillinn að þróun ALD tækni er að finna forefni með sjálftakmarkandi hvarfeiginleika.
2.4 Epitaxial ferli
Epitaxial ferli vísar til ferlisins við að vaxa fullkomlega skipað eins kristallalag á undirlagi. Almennt séð er epitaxial ferlið að rækta kristallag með sömu grindarstefnu og upprunalega undirlagið á einum kristals undirlagi. Epitaxial ferli er mikið notað í hálfleiðara framleiðslu, svo sem epitaxial kísill diskur í samþættum hringrásariðnaði, innbyggður uppspretta og frárennsli epitaxial vöxtur MOS smára, epitaxial vöxtur á LED hvarfefni osfrv.
Samkvæmt mismunandi fasaástandi vaxtaruppsprettu, má skipta epitaxial vaxtaraðferðum í fastfasa epitaxy, fljótandi fasa epitaxy og gufufasa epitaxy. Í samþættum hringrásarframleiðslu eru algengustu epitaxial aðferðirnar fastfasa epitaxy og gufufasa epitaxy.
Fastfasa epitaxy: vísar til vaxtar eins kristalla lags á undirlagi með því að nota fasta uppsprettu. Til dæmis er varmaglæðing eftir jónaígræðslu í raun fastfasa epitaxy ferli. Við jónaígræðslu verða kísilatóm kísilskífunnar sprengd af háorku ígræddum jónum, yfirgefa upprunalegu grindarstöður sínar og verða myndlaus og mynda myndlaust kísillag á yfirborðinu. Eftir háhita hitauppstreymi, fara formlausu atómin aftur í grindarstöður sínar og haldast í samræmi við lotukristalstefnuna inni í undirlaginu.
Vaxtaraðferðir gufufasa epitaxy fela í sér efna gufu fasa epitaxy, sameinda geisla epitaxy, atóm lag epitaxy, osfrv. Í samþættri hringrásarframleiðslu er efna gufufasa epitaxy oftast notað. Meginreglan um efnagufufasa epitaxy er í grundvallaratriðum sú sama og efnagufuútfellingin. Báðir eru ferli sem setja þunnar filmur með efnafræðilegum viðbrögðum á yfirborði obláta eftir gasblöndun.
Munurinn er sá að vegna þess að efna gufufasa epitaxy stækkar eitt kristallag, hefur það meiri kröfur um óhreinindi í búnaðinum og hreinleika yfirborðs yfirborðsins. Snemma efna gufufasa epitaxial sílikon ferlið þarf að fara fram við háan hita (meira en 1000°C). Með endurbótum á vinnslubúnaði, sérstaklega notkun tómarúmsskiptahólfstækni, hefur hreinleiki búnaðarholsins og yfirborðs kísilskúffunnar verið bætt verulega og hægt er að framkvæma sílikonepitaxy við lægra hitastig (600-700°) C). Epitaxial kísilskífa ferlið er að vaxa lag af einkristal sílikoni á yfirborði kísilskífunnar.
Í samanburði við upprunalega sílikon undirlagið hefur epitaxial sílikonlagið meiri hreinleika og færri grindargalla, sem bætir þar með afrakstur hálfleiðaraframleiðslu. Að auki er hægt að hanna vaxtarþykkt og lyfjaþéttni epitaxial kísillagsins sem ræktað er á kísilskífunni á sveigjanlegan hátt, sem færir sveigjanleika í hönnun tækisins, svo sem að draga úr viðnám undirlags og auka einangrun undirlags. Innfellda uppspretta-rennsli epitaxial ferli er tækni sem er mikið notuð í háþróaðri rökfræði hnútum.
Það vísar til þess ferlis að vaxa dópaður germaníumkísill eða sílikon í upptöku- og frárennslissvæðum MOS smára. Helstu kostir þess að kynna innfellda uppsprettu-rennsli epitaxial ferli eru: að vaxa gervikristallað lag sem inniheldur streitu vegna grindaraðlögunar, bæta hreyfanleika rásarbera; in-situ lyfjameðferð á uppsprettu og fráfalli getur dregið úr sníkjuþoli uppspretta-rennslis tengisins og dregið úr göllum háorkujónaígræðslu.
3. þunn filmu vaxtarbúnaður
3.1 Tómarúmsuppgufunarbúnaður
Tómarúmsuppgufun er húðunaraðferð sem hitar fast efni í lofttæmishólfi til að láta þau gufa upp, gufa upp eða sublima, og síðan þéttast og setjast á yfirborð undirlagsefnis við ákveðið hitastig.
Venjulega samanstendur það af þremur hlutum, nefnilega tómarúmskerfinu, uppgufunarkerfinu og hitakerfinu. Tómarúmskerfið samanstendur af tómarúmsrörum og tómarúmdælum og meginhlutverk þess er að veita hæft lofttæmiumhverfi fyrir uppgufun. Uppgufunarkerfið samanstendur af uppgufunartöflu, hitahluta og hitamælingarhluta.
Markefnið sem á að gufa upp (eins og Ag, Al, osfrv.) er sett á uppgufunarborðið; hitunar- og hitastigsmælingarhlutinn er lokað lykkjukerfi sem notað er til að stjórna uppgufunarhitastigi til að tryggja slétta uppgufun. Hitakerfið samanstendur af oblátustigi og hitahluta. Wafer stigið er notað til að setja undirlagið sem þunnt kvikmynd þarf að gufa upp á og hitunarhlutinn er notaður til að gera upphitun undirlags og hitamælingar endurgjöf stjórna.
Tómarúm umhverfið er mjög mikilvægt ástand í lofttæmi uppgufunarferlinu, sem tengist uppgufunarhraða og gæðum filmunnar. Ef lofttæmisstigið uppfyllir ekki kröfurnar, munu gufuðu atómin eða sameindir rekast oft á leifar gassameindanna, sem gerir meðallausa leið þeirra minni, og frumeindirnar eða sameindirnar munu tvístrast verulega og þar með breytast hreyfistefnu og draga úr filmunni. myndunarhraða.
Þar að auki, vegna tilvistar óhreinindagassameinda, er útfellda kvikmyndin alvarlega menguð og af lélegum gæðum, sérstaklega þegar þrýstingshækkunarhraði hólfsins uppfyllir ekki staðalinn og það er leki, mun loft leka inn í lofttæmishólfið. , sem mun hafa alvarleg áhrif á gæði kvikmyndarinnar.
Byggingareiginleikar tómarúmsuppgufunarbúnaðarins ákvarða að einsleitni lagsins á stórum undirlagi er léleg. Til að bæta einsleitni þess er almennt notuð aðferðin við að auka fjarlægð uppspretta hvarfefnis og snúa undirlaginu, en að auka fjarlægð uppspretta hvarfefnis mun fórna vaxtarhraða og hreinleika filmunnar. Á sama tíma, vegna aukningar á lofttæmirýminu, minnkar nýtingarhlutfall uppgufaðs efnis.
3.2 DC líkamlegur gufuútfellingarbúnaður
Jafnstraumsfræðileg gufuútfelling (DCPVD) er einnig þekkt sem bakskautsputting eða tómarúm DC tveggja þrepa sputtering. Markefnið fyrir tómarúm DC sputtering er notað sem bakskaut og undirlagið er notað sem rafskaut. Vacuum sputtering er að mynda plasma með því að jóna vinnslugasið.
Hlaðnum ögnum í plasma er hraðað í rafsviðinu til að fá ákveðið magn af orku. Agnirnar með nægilega orku sprengja yfirborð markefnisins þannig að markfrumeindunum er sprottið út; sputtered atómin með ákveðna hreyfiorku færast í átt að undirlaginu til að mynda þunna filmu á yfirborði undirlagsins. Gasið sem notað er til sputtering er yfirleitt sjaldgæft gas, eins og argon (Ar), þannig að kvikmyndin sem myndast við sputtering verður ekki menguð; auk þess hentar atómradíus argon betur fyrir sputtering.
Stærð sputteringagnanna verður að vera nálægt stærð markatómanna sem á að sputtera. Ef agnirnar eru of stórar eða of litlar getur ekki myndast áhrifarík sputtering. Til viðbótar við stærðarstuðul atómsins mun massastuðull atómsins einnig hafa áhrif á sputtering gæði. Ef uppspretta sputtering agna er of létt, verður markatómin ekki sputtered; ef sputtering agnirnar eru of þungar mun markið „beygjast“ og skotmarkið mun ekki sputterast.
Markefnið sem notað er í DCPVD verður að vera leiðari. Þetta er vegna þess að þegar argonjónirnar í ferligasinu sprengja markefnið, sameinast þær aftur við rafeindirnar á yfirborði markefnisins. Þegar markefnið er leiðari eins og málmur er auðveldara að endurnýja rafeindirnar sem neytt er af þessari endursamsetningu af aflgjafanum og lausar rafeindir í öðrum hlutum markefnisins með rafleiðni, þannig að yfirborð markefnisins sem a. heild er áfram neikvætt hlaðin og sputtering er viðhaldið.
Þvert á móti, ef markefnið er einangrunarefni, eftir að rafeindirnar á yfirborði markefnisins hafa verið sameinaðar, er ekki hægt að endurnýja frjálsar rafeindir í öðrum hlutum markefnisins með rafleiðni og jafnvel jákvæðar hleðslur munu safnast fyrir á yfirborð markefnisins, sem veldur því að möguleiki markefnisins hækkar og neikvæð hleðsla markefnisins veikist þar til það hverfur, sem leiðir að lokum til þess að sputtering hættir.
Þess vegna, til þess að einangrunarefni sé einnig nothæft fyrir sputtering, er nauðsynlegt að finna aðra sputtering aðferð. Útvarpsbylgjur er sputtering aðferð sem hentar bæði leiðandi og óleiðandi skotmörk.
Annar ókostur við DCPVD er að kveikjuspennan er há og rafeindaárásin á undirlagið er sterk. Áhrifarík leið til að leysa þetta vandamál er að nota magnetron sputtering, þannig að segulron sputtering er í raun hagnýtt gildi á sviði samþættra hringrása.
3.3 RF líkamlegur gufuútfellingarbúnaður
Radio Frequency Physical Vapor Deposition (RFPVD) notar útvarpsbylgjur sem örvunargjafa og er PVD aðferð sem hentar fyrir margs konar málm og málmefni.
Algeng tíðni RF aflgjafans sem notuð er í RFPVD eru 13,56MHz, 20MHz og 60MHz. Jákvæð og neikvæð hringrás RF aflgjafans birtast til skiptis. Þegar PVD markið er í jákvæðri hálflotu, vegna þess að yfirborð marksins er á jákvæðum spennu, munu rafeindirnar í ferlinu andrúmsloftinu streyma að markyfirborðinu til að hlutleysa jákvæðu hleðsluna sem safnast fyrir á yfirborði þess og jafnvel halda áfram að safna rafeindum, gera yfirborð þess neikvæða hlutdrægni; þegar sputtering markið er í neikvæðri hálflotu, munu jákvæðu jónirnar færast í átt að markinu og verða að hluta hlutlausar á markyfirborðinu.
Það mikilvægasta er að hreyfihraði rafeinda í RF rafsviðinu er mun hraðari en jákvæðra jóna, á meðan tími jákvæðu og neikvæðu hálfhringanna er sá sami, þannig að eftir heila hringrás verður markyfirborðið „net“ neikvætt hlaðinn. Þess vegna, í fyrstu lotunum, sýnir neikvæða hleðslu markyfirborðsins vaxandi tilhneigingu; eftir það nær markyfirborðið stöðugum neikvæðum möguleika; eftir það, vegna þess að neikvæð hleðsla skotmarksins hefur fráhrindandi áhrif á rafeindir, hefur magn jákvæðra og neikvæðra hleðslna sem markrafskautið fær tilhneigingu til að halda jafnvægi og markið sýnir stöðuga neikvæða hleðslu.
Af ofangreindu ferli má sjá að ferlið við neikvæð spennumyndun hefur ekkert að gera með eiginleika markefnisins sjálfs, þannig að RFPVD aðferðin getur ekki aðeins leyst vandamálið við sputtering einangrunarmarkmiða, heldur er hún einnig vel samhæfð. með hefðbundnum leiðaramarkmiðum úr málmi.
3.4 Magnetron sputtering búnaður
Magnetron sputtering er PVD aðferð sem bætir seglum aftan á skotmarkið. Seglarnir sem bætt er við og DC aflgjafa (eða AC aflgjafa) kerfið mynda segulmagnaðir sputtering uppspretta. Sputtering uppspretta er notuð til að mynda gagnvirkt rafsegulsvið í hólfinu, fanga og takmarka hreyfisvið rafeinda í plasma inni í hólfinu, lengja hreyfisleið rafeinda og auka þannig styrk plasma og að lokum ná meira útfelling.
Þar að auki, vegna þess að fleiri rafeindir eru bundnar nálægt yfirborði skotmarksins, minnkar sprengjuárás undirlagsins með rafeindum og hitastig undirlagsins minnkar. Í samanburði við flatplata DCPVD tæknina er einn af augljósustu eiginleikum magnetron eðlisfræðilegrar gufuútfellingartækni að kveikjuhleðsluspennan er lægri og stöðugri.
Vegna hærri plasmaþéttni og meiri sputtering afraksturs getur það náð framúrskarandi útfellingu skilvirkni, útfellingarþykktarstýringu á stóru stærðarsviði, nákvæmri samsetningarstýringu og lægri kveikjuspennu. Þess vegna er segulómsputtering í yfirburðastöðu í núverandi málmfilmu PVD. Einfaldasta hönnun segulstrauðsuppsprettu er að setja hóp segla aftan á flata markið (utan lofttæmiskerfisins) til að mynda segulsvið samsíða markyfirborðinu á staðbundnu svæði á markyfirborðinu.
Ef varanleg segull er settur er segulsvið hans tiltölulega fast, sem leiðir til tiltölulega fastrar segulsviðsdreifingar á markyfirborðinu í hólfinu. Aðeins efni á tilteknum svæðum skotmarksins eru sputtered, marknýtingarhlutfallið er lágt og einsleitni tilbúnu kvikmyndarinnar er léleg.
Ákveðnar líkur eru á því að sputtered málmur eða önnur efnisagnir verði settar aftur á markyfirborðið og þar með safnast saman í agnir og mynda gallamengun. Þess vegna nota viðskiptalegir segulsviðsuppsprettur aðallega snúnings segulhönnun til að bæta einsleitni filmu, nýtingarhraða miða og fulla sputtering.
Mikilvægt er að jafna þessa þrjá þætti. Ef jafnvægið er ekki meðhöndlað vel, getur það leitt til góðrar einsleitni filmu á meðan það dregur verulega úr marknýtingarhraða (styttir líftíma marksins), eða að ná ekki fullri marksputtering eða fullri marktæringu, sem mun valda vandamálum í ögnum við sputtering. ferli.
Í magnetron PVD tækni er nauðsynlegt að huga að snúnings segulhreyfingarbúnaði, markformi, markkælikerfi og segulómsputtering uppsprettu, svo og hagnýtri uppsetningu grunnsins sem ber oblátuna, svo sem aðsog og hitastýringu. Í PVD ferlinu er hitastigi skúffunnar stjórnað til að fá nauðsynlega kristalbyggingu, kornastærð og stefnu, svo og stöðugleika frammistöðu.
Þar sem hitaleiðni milli bakhliðar skífunnar og yfirborðs botnsins krefst ákveðins þrýstings, venjulega í stærðargráðunni nokkrir Torr, og vinnuþrýstingur hólfsins er venjulega í röðinni nokkrum mTorra, þrýstingurinn á bakhliðinni. af skífunni er miklu meiri en þrýstingurinn á efra yfirborði skífunnar, þannig að það þarf vélræna chuck eða rafstöðueiginleika chuck til að staðsetja og takmarka skífuna.
Vélrænni spennan treystir á eigin þyngd og brún disksins til að ná þessari virkni. Þrátt fyrir að það hafi kosti einfaldrar uppbyggingar og ónæmis fyrir efni skúffunnar, eru brún áhrif skúffunnar augljós, sem er ekki stuðlað að ströngu eftirliti með ögnum. Þess vegna hefur það smám saman verið skipt út fyrir rafstöðueiginleika í IC framleiðsluferlinu.
Fyrir ferla sem eru ekki sérstaklega viðkvæm fyrir hitastigi er einnig hægt að nota hilluaðferð án aðsogs, án brúna (enginn þrýstingsmunur á efri og neðri yfirborði skúffunnar). Meðan á PVD ferlinu stendur verður hólffóðrið og yfirborð hlutanna sem eru í snertingu við plasma afhent og þakið. Þegar þykkt filmunnar fer yfir mörkin mun hún sprunga og flagna af, sem veldur agnavandamálum.
Þess vegna er yfirborðsmeðferð á hlutum eins og fóðrinu lykillinn að því að lengja þessi mörk. Yfirborðssandblástur og álúðun eru tvær algengar aðferðir, tilgangur þeirra er að auka grófleika yfirborðsins til að styrkja tengingu milli filmunnar og fóðuryfirborðsins.
3.5 Jónun Eðlisfræðileg gufuútfellingarbúnaður
Með stöðugri þróun öreindatækni, eru eiginleikastærðir að verða minni og minni. Þar sem PVD tækni getur ekki stjórnað útfellingarstefnu agna, er getu PVD til að komast í gegnum holur og þröngar rásir með háum stærðarhlutföllum takmörkuð, sem gerir aukna notkun hefðbundinnar PVD tækni sífellt erfiðari. Í PVD ferlinu, eftir því sem stærðarhlutfall hola grópsins eykst, minnkar þekjan neðst, myndar þakskegglaga yfirhangandi uppbyggingu í efra horninu og myndar veikustu þekjuna í neðra horninu.
Jónaður eðlisfræðileg gufuútfellingartækni var þróuð til að leysa þetta vandamál. Það plasmatíserar fyrst málmfrumeindirnar sem sprottnar eru frá skotmarkinu á mismunandi vegu og stillir síðan hlutspennu sem hlaðið er á skífuna til að stjórna stefnu og orku málmjónanna til að fá stöðugt stefnubundið málmjónaflæði til að búa til þunnt filmu, og þar með bæta umfjöllun um botn þrepanna með háu stærðarhlutfalli í gegnum holur og þröngar rásir.
Dæmigerð eiginleiki jónaðrar málmplasmatækni er að bæta við útvarpsbylgjuspólu í hólfinu. Meðan á ferlinu stendur er vinnuþrýstingi hólfsins haldið í tiltölulega háu ástandi (5 til 10 sinnum venjulegur vinnuþrýstingur). Meðan á PVD stendur er útvarpsbylgjur notað til að búa til annað plasmasvæðið, þar sem styrkur argon í plasma eykst með aukningu á útvarpsbylgjuafli og gasþrýstingi. Þegar málmatómin sem sprottin eru frá skotmarkinu fara í gegnum þetta svæði hafa þau samskipti við háþéttni argon plasma til að mynda málmjónir.
Með því að beita RF uppsprettu við skífuburðarbúnaðinn (eins og rafstöðueiginleikar) getur það aukið neikvæða hlutdrægni á skífunni til að laða að málmjákvæðar jónir að botni hola grópsins. Þetta stefnustýrða málmjónaflæði hornrétt á skífuyfirborðið bætir þrepa botn þekju svitahola með háu stærðarhlutfalli og þröngum rásum.
Neikvæða hlutdrægni sem beitt er á skífuna veldur einnig því að jónir sprengja yfirborð skúffunnar (öfug sputtering), sem veikir yfirhangandi uppbyggingu holholunnar og sputter filmunni sem er sett neðst á hliðarveggina í hornum botn holunnar. gróp og eykur þar með þrepaþekjuna á hornum.
3.6 Loftþrýstingur efnagufuútfellingarbúnaður
Atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) búnaður vísar til búnaðar sem úðar loftkenndum hvarfgjafa með jöfnum hraða á yfirborð upphitaðs fasts undirlags undir umhverfi með þrýstingi nálægt andrúmsloftsþrýstingi, sem veldur því að hvarfgjafinn bregst við efnafræðilega á undirlagsyfirborðið, og hvarfafurðin er sett á yfirborð undirlagsins til að mynda þunna filmu.
APCVD búnaður er elsti CVD búnaðurinn og er enn mikið notaður í iðnaðarframleiðslu og vísindarannsóknum. APCVD búnað er hægt að nota til að útbúa þunnt filmur eins og einkristal sílikon, fjölkristallað sílikon, sílikon díoxíð, sink oxíð, títantvíoxíð, fosfósílíkat gler og bórfosfósílíkat gler.
3.7 Lágþrýstingsefnagufuútfellingarbúnaður
Lágþrýstiefnagufuútfellingarbúnaður (LPCVD) vísar til búnaðar sem notar loftkennd hráefni til að bregðast efnafræðilega á yfirborð fasts undirlags undir upphituðu (350-1100°C) og lágþrýstings (10-100mTorr) umhverfi, og hvarfefnin eru sett á yfirborð undirlagsins til að mynda þunna filmu. LPCVD búnaður er þróaður á grundvelli APCVD til að bæta gæði þunnra filma, bæta dreifingu einsleitni einkennandi breytur eins og filmuþykkt og viðnám og bæta framleiðslu skilvirkni.
Helsta eiginleiki þess er að í lágþrýsti varmasviðsumhverfi hvarfast ferligasið efnafræðilega á yfirborði hvarfefnisins og hvarfefnin eru sett á yfirborð undirlagsins til að mynda þunnt filmu. LPCVD búnaður hefur kosti við gerð hágæða þunnra filma og er hægt að nota til að útbúa þunna filmur eins og kísiloxíð, kísilnítríð, pólýkísil, kísilkarbíð, gallíumnítríð og grafen.
Í samanburði við APCVD eykur lágþrýstiviðbragðsumhverfi LPCVD búnaðar meðallausa leið og dreifingarstuðul gassins í hvarfhólfinu.
Hægt er að dreifa hvarfgasinu og burðargassameindunum í hvarfhólfinu jafnt á stuttum tíma og bæta þannig einsleitni filmuþykktar til muna, einsleitni viðnáms og þrepaþekju filmunnar og neysla hvarfgass er einnig lítil. Að auki flýtir lágþrýstingsumhverfið einnig flutningshraða gasefna. Óhreinindi og aukaafurðir hvarfefna sem dreift er frá undirlaginu er hægt að taka fljótt út úr hvarfsvæðinu í gegnum jaðarlagið og hvarfgasið fer fljótt í gegnum jaðarlagið til að ná yfirborði hvarfefnisins til hvarfsins, þannig að bæla þannig í raun sjálfsdópun, undirbúa hágæða kvikmyndir með bröttum umbreytingarsvæðum og bæta einnig framleiðslu skilvirkni.
3.8 Plasmabættur efnagufuútfellingarbúnaður
Plasma aukin efnagufuútfelling (PECVD) er mikið notað thin kvikmyndaútfellingartækni. Meðan á plasmaferlinu stendur er loftkenndur forverinn jónaður undir áhrifum plasma til að mynda æsta virka hópa, sem dreifist á yfirborð undirlagsins og gangast síðan undir efnahvörf til að fullkomna filmuvöxtinn.
Samkvæmt tíðni plasmamyndunar má skipta plasma sem notað er í PECVD í tvær gerðir: útvarpsbylgjuplasma (RF plasma) og örbylgjuplasma (örbylgjuplasma). Sem stendur er útvarpstíðnin sem notuð er í greininni almennt 13,56MHz.
Innleiðing á útvarpsbylgjuplasma er venjulega skipt í tvær gerðir: rafrýmd tenging (CCP) og inductive tenging (ICP). Rafrýmd tengiaðferðin er venjulega bein plasmaviðbragðsaðferð; á meðan inductive tengingaraðferðin getur verið bein plasmaaðferð eða fjarlæg plasmaaðferð.
Í hálfleiðara framleiðsluferlum er PECVD oft notað til að rækta þunnar filmur á undirlagi sem inniheldur málma eða önnur hitanæm mannvirki. Til dæmis, á sviði bakenda málmtengingar samþættra rafrása, þar sem uppspretta, hlið og frárennslisbygging tækisins hafa verið mynduð í framhliðarferlinu, er vöxtur þunnra filma á sviði málmtengingar háð að mjög ströngum hitauppstreymi fjárhagsáætlun, svo það er venjulega lokið með plasma aðstoð. Með því að stilla plasmaferlisbreyturnar er hægt að stilla og fínstilla þéttleika, efnasamsetningu, óhreinindi, vélrænni seigleika og streitubreytur þunnrar filmu sem ræktað er með PECVD innan ákveðins sviðs.
3.9 Atómlagsútfellingarbúnaður
Atomic layer deposition (ALD) er þunnfilmuútfelling tækni sem vex reglulega í formi hálf-einatóma lags. Einkenni þess er að hægt er að stilla þykkt filmunnar nákvæmlega með því að stjórna fjölda vaxtarlota. Ólíkt efnagufuútfellingu (CVD) ferlinu, fara tveir (eða fleiri) forefni í ALD ferlinu til skiptis í gegnum yfirborð undirlagsins og eru í raun einangraðir með hreinsun á sjaldgæfu gasi.
Forefnin tvö munu ekki blandast saman og hittast í gasfasanum til að bregðast við efnafræðilega, heldur bregðast aðeins við með efnaaðsog á yfirborði undirlagsins. Í hverri ALD hringrás er magn forefnis sem aðsogast á undirlagsyfirborðið tengt þéttleika virku hópanna á yfirborði undirlagsins. Þegar hvarfgjarnir hópar á yfirborði undirlagsins eru uppurnir, jafnvel þótt of mikið af forefni sé komið á, mun efnafræðileg aðsog eiga sér stað á yfirborði undirlagsins.
Þetta viðbragðsferli er kallað yfirborðssjálftakmarkandi viðbrögð. Þetta ferli gerir þykkt filmunnar sem vaxið er í hverri lotu ALD ferlisins stöðug, þannig að ALD ferlið hefur kosti nákvæmrar þykktarstýringar og góðrar filmuþrepsþekju.
3.10 Molecular Beam Epitaxy Equipment
Molecular Beam Epitaxy (MBE) kerfi vísar til epitaxial tækis sem notar einn eða fleiri hitaorku atómgeisla eða sameindageisla til að úða á upphitaða undirlagsyfirborðið á ákveðnum hraða við mjög hátt lofttæmisskilyrði og aðsogast og flytur á yfirborð undirlagsins. að vaxa þunnar einkristallar filmur meðfram kristalásstefnu undirlagsefnisins. Almennt, við upphitun með þotuofni með hitahlíf, myndar geislagjafinn atómgeisla eða sameindageisla og kvikmyndin vex lag fyrir lag meðfram kristalásstefnu undirlagsefnisins.
Einkenni þess eru lágt epitaxial vaxtarhitastig og hægt er að stjórna þykkt, viðmóti, efnasamsetningu og styrk óhreininda nákvæmlega á atómstigi. Þrátt fyrir að MBE sé upprunnið í framleiðslu á ofurþunnum einskristalfilmum hálfleiðara, hefur notkun þess nú stækkað til margs konar efniskerfa eins og málma og einangrunarrafmagns og getur framleitt III-V, II-VI, sílikon, sílikon germaníum (SiGe) ), grafen, oxíð og lífrænar filmur.
Sameindageislaeitrun (MBE) kerfið samanstendur aðallega af ofurháu lofttæmikerfi, sameindageislagjafa, undirlagsfestingar- og hitakerfi, sýnisflutningskerfi, vöktunarkerfi á staðnum, stjórnkerfi og prófun kerfi.
Tómarúmskerfið inniheldur lofttæmisdælur (vélrænar dælur, sameindadælur, jónadælur og þéttisdælur o.s.frv.) og ýmsar lokar sem geta skapað mjög hátt lofttæmisvöxt umhverfi. Almennt hægt að ná tómarúmsstigi er 10-8 til 10-11 Torr. Tómarúmskerfið hefur aðallega þrjú lofttæmisvinnsluhólf, nefnilega sýnissprautuhólfið, formeðferðar- og yfirborðsgreiningarhólfið og vaxtarhólfið.
Sýnasprautuhólfið er notað til að flytja sýni til umheimsins til að tryggja mikla lofttæmisskilyrði annarra hólf; formeðferðar- og yfirborðsgreiningarhólfið tengir sýnissprautuhólfið og vaxtarhólfið og aðalhlutverk þess er að forvinna sýnið (háhitaafgasun til að tryggja algjöran hreinleika undirlagsyfirborðsins) og framkvæma bráðabirgðayfirborðsgreiningu á hreinsað sýni; vaxtarhólfið er kjarnahluti MBE kerfisins, aðallega samsettur af uppsprettuofni og samsvarandi lokarsamsetningu hans, sýnisstýringarborði, kælikerfi, endurkasts rafeindadreifingu (RHEED) og vöktunarkerfi á staðnum. . Sum framleiðslu MBE búnaður hefur margar stillingar vaxtarhólfa. Skýringarmynd af uppbyggingu MBE búnaðarins er sýnd hér að neðan:
MBE úr kísilefni notar háhreinan sílikon sem hráefni, vex við ofurháu lofttæmi (10-10~10-11Torr) aðstæður og vaxtarhitinn er 600~900 ℃, með Ga (P-gerð) og Sb ( N-gerð) sem lyfjagjafar. Algengar lyfjagjafar eins og P, As og B eru sjaldan notaðir sem geislagjafar þar sem erfitt er að gufa upp.
Viðbragðshólfið í MBE hefur mjög hátt lofttæmisumhverfi, sem eykur meðallausa leið sameinda og dregur úr mengun og oxun á yfirborði vaxtarefnisins. Efnið sem er undirbúið hefur góða yfirborðsformgerð og einsleitni og er hægt að gera það í fjöllaga uppbyggingu með mismunandi lyfjameðferð eða mismunandi efnishlutum.
MBE tækni nær endurteknum vexti ofurþunnra epitaxiallaga með þykkt eins frumeindalags og viðmótið milli epitaxiallaganna er bratt. Það stuðlar að vexti III-V hálfleiðara og annarra fjölþátta ólíkra efna. Sem stendur er MBE kerfið orðið háþróaður vinnslubúnaður til framleiðslu á nýrri kynslóð örbylgjutækja og sjóntækjabúnaðar. Ókostir MBE tækni eru hægur vöxtur kvikmynda, miklar kröfur um lofttæmi og hár kostnaður við notkun búnaðar og búnaðar.
3.11 Vapor Phase Epitaxy System
Vapor phase epitaxy (VPE) kerfið vísar til epitaxial vaxtarbúnaðar sem flytur loftkennd efnasambönd til undirlags og fær eitt kristal efnislag með sama grindarfyrirkomulagi og undirlagið með efnahvörfum. Þekjulagið getur verið homoepitaxial lag (Si/Si) eða heteroepitaxial lag (SiGe/Si, SiC/Si, GaN/Al2O3, osfrv.). Eins og er, hefur VPE tækni verið mikið notuð á sviði nanóefna undirbúnings, raforkutækja, hálfleiðara ljósabúnaðar, sólarljósa og samþættra rafrása.
Dæmigert VPE felur í sér andrúmsloftsþrýstingsepitaxy og minni þrýstingsepitaxy, ofurhát lofttæmi efnagufuútfellingar, málmlífræn efnagufuútfelling osfrv. Lykilatriðin í VPE tækni eru hönnun viðbragðshólfs, gasflæðishamur og einsleitni, einsleitni hitastigs og nákvæmnisstýring, þrýstingsstýring og stöðugleiki, agna- og gallastjórnun o.fl.
Sem stendur er þróunarstefna almennra VPE-kerfa í atvinnuskyni stór hleðsla á oblátum, fullkomlega sjálfvirkri stjórn og rauntíma eftirlit með hitastigi og vaxtarferli. VPE kerfi hafa þrjú uppbygging: lóðrétt, lárétt og sívalur. Hitunaraðferðirnar fela í sér viðnámshitun, hátíðni örvunarhitun og innrauða geislunarhitun.
Sem stendur nota VPE kerfi að mestu leyti lárétta skífuuppbyggingu, sem hafa einkenni góðrar einsleitni vaxtar myndefnisfilmu og stórrar oblátuhleðslu. VPE kerfi samanstanda venjulega af fjórum hlutum: reactor, hitakerfi, gasleiðakerfi og stjórnkerfi. Vegna þess að vaxtartími GaAs og GaN epitaxial filma er tiltölulega langur, eru örvunarhitun og viðnámshitun aðallega notuð. Í kísill VPE notar þykkur epitaxial filmuvöxtur aðallega örvunarhitun; Vöxtur þunnrar epitaxial filmu notar að mestu innrauða upphitun til að ná þeim tilgangi að hækka/fall hitastigs hratt.
3.12 Liquid Phase Epitaxy System
Liquid Phase Epitaxy (LPE) kerfi vísar til epitaxial vaxtarbúnaðar sem leysir upp efnið sem á að rækta (eins og Si, Ga, As, Al, osfrv.) og dópefni (eins og Zn, Te, Sn, osfrv.) málmur með lægra bræðslumark (eins og Ga, In o.s.frv.), þannig að uppleysta efnið er mettað eða yfirmettað í leysinum, og þá er einkristalla hvarfefnið komið í snertingu við lausnina og uppleysta efnið er fellt út úr leysinum með kólnar smám saman og lag af kristalsefni með kristalbyggingu og grindarfasta svipað og undirlaginu er ræktað á yfirborði undirlagsins.
LPE aðferðin var lögð til af Nelson o.fl. árið 1963. Það er notað til að rækta Si þunnar filmur og einkristalla efni, auk hálfleiðara efna eins og III-IV hópa og kvikasilfurskadmíumtellúríðs, og er hægt að nota til að búa til ýmis ljós raftæki, örbylgjutæki, hálfleiðara tæki og sólarsellur. .
—————————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera getur veittgrafít hlutar, mjúkur/stífur filt, kísilkarbíð hlutar, CVD kísilkarbíð hlutar, ogSiC/TaC húðaðir hlutarmeð á 30 dögum.
Ef þú hefur áhuga á ofangreindum hálfleiðaravörum,vinsamlegast ekki hika við að hafa samband við okkur í fyrsta skipti.
Sími: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Birtingartími: 31. ágúst 2024