1. Вовед
Процесот на прицврстување на супстанции (суровини) на површината на материјалите на подлогата со физички или хемиски методи се нарекува раст на тенок филм.
Според различни принципи на работа, таложењето на тенок филм на интегрирано коло може да се подели на:
-Физичко таложење на пареа (PVD);
-Хемиско таложење на пареа (CVD);
-Продолжување.
2. Процес на раст на тенок филм
2.1 Физичко таложење на пареа и процес на распрскување
Процесот на таложење на физичка пареа (PVD) се однесува на употребата на физички методи како што се испарување во вакуум, распрскување, плазма обложување и епитаксија со молекуларен зрак за да се формира тенок филм на површината на нафората.
Во индустријата VLSI, најшироко користена PVD технологија е прскање, која главно се користи за електроди и метални меѓусебни врски на интегрирани кола. Распрснувањето е процес во кој ретките гасови [како аргон (Ar)] се јонизираат во јони (како Ar+) под дејство на надворешно електрично поле во услови на висок вакуум и го бомбардираат изворот на цел материјал под високонапонска средина. исфрлање на атоми или молекули на целниот материјал, а потоа пристигнување на површината на нафората за да се формира тенок филм по процес на летање без судир. Ar има стабилни хемиски својства, а неговите јони нема да реагираат хемиски со целниот материјал и филмот. Како што чиповите со интегрирано коло влегуваат во ерата на интерконекција на бакар од 0,13 μm, слојот од материјалот за бакарна бариера користи филм од титаниум нитрид (TiN) или тантал нитрид (TaN). Побарувачката за индустриска технологија го промовираше истражувањето и развојот на технологијата за распрскување со хемиски реакции, односно во комората за распрскување, покрај Ar, има и реактивен гас азот (N2), така што Ti или Ta бомбардирани од целниот материјал Ti или Ta реагира со N2 за да го генерира потребниот TiN или TaN филм.
Постојат три најчесто користени методи на прскање, имено DC sputtering, RF sputtering и магнетронско прскање. Како што интеграцијата на интегрираните кола продолжува да се зголемува, бројот на слоеви на повеќеслојни метални жици се зголемува, а примената на PVD технологијата станува сè пообемна. PVD материјалите вклучуваат Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2 итн.
Процесите на PVD и распрскување обично се завршуваат во високо запечатена комора за реакција со вакуумски степен од 1×10-7 до 9×10-9 Torr, што може да обезбеди чистота на гасот за време на реакцијата; во исто време, потребен е надворешен висок напон за јонизирање на реткиот гас за да се генерира доволно висок напон за бомбардирање на целта. Главните параметри за оценување на процесите на PVD и распрскување ја вклучуваат количината на прашина, како и вредноста на отпорот, униформноста, дебелината на рефлексивноста и напрегањето на формираниот филм.
2.2 Хемиско таложење на пареа и процес на распрскување
Хемиско таложење на пареа (CVD) се однесува на процесна технологија во која различни гасовити реактанти со различни парцијални притисоци хемиски реагираат на одредена температура и притисок, а генерираните цврсти материи се депонираат на површината на материјалот на подлогата за да се добие саканиот тенок филм. Во традиционалниот процес на производство на интегрирано коло, добиените материјали од тенок филм се генерално соединенија како што се оксиди, нитриди, карбиди или материјали како поликристален силициум и аморфен силициум. Селективниот епитаксијален раст, кој почесто се користи по јазолот од 45 nm, како што е изворот и одводот SiGe или Si селективниот епитаксијален раст, е исто така CVD технологија.
Оваа технологија може да продолжи да формира еднокристални материјали од ист тип или слични на оригиналната решетка на еден кристален супстрат од силициум или други материјали долж оригиналната решетка. CVD е широко користен во растот на изолационите диелектрични филмови (како што се SiO2, Si3N4 и SiON, итн.) и металните филмови (како што се волфрам, итн.).
Општо земено, според класификацијата на притисокот, CVD може да се подели на хемиско таложење на пареа под атмосферски притисок (APCVD), хемиско таложење на пареа под-атмосферски притисок (SAPCVD) и хемиско таложење на пареа со низок притисок (LPCVD).
Според температурната класификација, CVD може да се подели на висока температура/ниска температура оксид филм хемиско таложење на пареа (HTO/LTO CVD) и брзо термичко хемиско таложење на пареа (Rapid Thermal CVD, RTCVD);
Според изворот на реакцијата, CVD може да се подели на CVD базирана на силан, CVD базирана на полиестер (CVD базирана на TEOS) и метално органско хемиско таложење на пареа (MOCVD);
Според енергетската класификација, CVD може да се подели на термичко хемиско таложење на пареа (Thermal CVD), плазма засилено хемиско таложење на пареа (Plasma Enhanced CVD, PECVD) и таложење на хемиска пареа во плазмата со висока густина (High Density Plasma CVD, HDPCVD). Неодамна, развиено е и течно хемиско таложење на пареа (Flowable CVD, FCVD) со одлична способност за пополнување на празнините.
Различни филмови израснати во CVD имаат различни својства (како хемиски состав, диелектрична константа, напнатост, напрегање и дефект на напон) и може да се користат одделно според различни барања на процесот (како температура, покривање на чекори, барања за полнење итн.).
2.3 Процес на таложење на атомски слој
Депонирање на атомски слој (ALD) се однесува на таложење на атомите слој по слој на материјалот на подлогата со растење на еден атомски филм слој по слој. Типичен ALD го прифаќа методот на внесување на гасовити прекурсори во реакторот на наизменичен импулсен начин.
На пример, прво, претходникот на реакцијата 1 се внесува во површината на подлогата, а по хемиската адсорпција, на површината на подлогата се формира единствен атомски слој; тогаш прекурсорот 1 кој останува на површината на подлогата и во комората за реакција се испумпува со воздушна пумпа; потоа реакциониот прекурсор 2 се внесува во површината на подлогата и хемиски реагира со прекурсорот 1 адсорбиран на површината на подлогата за да го генерира соодветниот материјал од тенок филм и соодветните нуспроизводи на површината на подлогата; кога прекурсорот 1 целосно реагира, реакцијата автоматски ќе заврши, што е самоограничувачка карактеристика на ALD, а потоа се извлекуваат преостанатите реактанти и нуспроизводи за да се подготват за следната фаза на раст; со континуирано повторување на горенаведениот процес, може да се постигне таложење на материјали од тенок филм израснати слој по слој со единечни атоми.
И ALD и CVD се начини за воведување извор на гасна хемиска реакција за хемиски да реагира на површината на подлогата, но разликата е во тоа што изворот на гасовита реакција на CVD ја нема карактеристиката на самоограничувачки раст. Може да се види дека клучот за развој на ALD технологијата е да се најдат прекурсори со самоограничувачки својства на реакција.
2.4 Епитаксијален процес
Епитаксијалниот процес се однесува на процесот на одгледување на целосно подреден еднокристален слој на подлога. Општо земено, епитаксијалниот процес е да расте кристален слој со иста решетка ориентација како оригиналната подлога на една кристална подлога. Епитаксијалниот процес е широко користен во производството на полупроводници, како што се епитаксијални силиконски наполитанки во индустријата за интегрирано коло, епитаксијален раст на вграден извор и одвод на MOS транзистори, епитаксијален раст на LED подлоги итн.
Според различните фазни состојби на изворот на раст, методите на епитаксијален раст може да се поделат на епитаксија во цврста фаза, епитаксија во течна фаза и епитаксии во фаза на пареа. Во производството на интегрално коло, најчесто користените епитаксијални методи се епитаксија на цврста фаза и епитаксија во фаза на пареа.
Епитаксија на цврста фаза: се однесува на раст на еден кристален слој на подлога со помош на цврст извор. На пример, термичкото жарење по имплантација на јони е всушност процес на епитаксија во цврста фаза. За време на имплантација на јони, силиконските атоми на силиконската обланда се бомбардирани од високо-енергетски имплантирани јони, оставајќи ги нивните оригинални позиции на решетка и стануваат аморфни, формирајќи површински аморфен силиконски слој. По термичко жарење на висока температура, аморфните атоми се враќаат на нивните решетки позиции и остануваат конзистентни со ориентацијата на атомските кристали внатре во подлогата.
Методите на раст на епитаксијата во фаза на пареа вклучуваат хемиска пареа фаза, епитаксија со молекуларен зрак, епитаксија на атомски слој, итн. Принципот на епитаксијата на хемиската фаза на пареа е во основа ист како оној на хемиското таложење на пареа. И двата се процеси кои таложат тенки филмови со хемиска реакција на површината на наполитанките по мешањето на гасот.
Разликата е во тоа што бидејќи хемиската пареа фаза епитаксијата расте еден кристален слој, таа има поголеми барања за содржината на нечистотии во опремата и чистотата на површината на обландата. Епитаксијалниот силиконски процес на раната хемиска пареа фаза треба да се спроведе во услови на висока температура (поголема од 1000°C). Со подобрувањето на процесната опрема, особено усвојувањето на технологијата на комората за размена на вакуум, чистотата на шуплината на опремата и површината на силиконската обланда е значително подобрена, а силиконската епитаксија може да се изврши на пониска температура (600-700° В). Епитаксијалниот процес на силиконски нафора е да расте слој од еднокристален силикон на површината на силиконската обланда.
Во споредба со оригиналниот силиконски супстрат, епитаксијалниот силиконски слој има поголема чистота и помалку дефекти на решетката, со што се подобрува приносот на производството на полупроводници. Дополнително, дебелината на растот и концентрацијата на допинг на епитаксијалниот силиконски слој расте на силиконската обланда може да бидат флексибилно дизајнирани, што носи флексибилност во дизајнот на уредот, како што е намалување на отпорноста на подлогата и подобрување на изолацијата на подлогата. Епитаксијалниот процес со вграден извор-одвод е технологија која широко се користи во јазлите со напредна логичка технологија.
Тоа се однесува на процесот на епитаксиално растечки допиран германиум силициум или силициум во областите на изворот и одводот на MOS транзисторите. Главните предности на воведувањето на епитаксијалниот процес со вграден извор-одвод вклучуваат: растење на псевдокристален слој кој содржи стрес поради адаптација на решетка, подобрување на подвижноста на носачот на каналот; in-situ допингот на изворот и одводот може да ја намали паразитската отпорност на спојот извор-одвод и да ги намали дефектите на имплантација на високоенергетски јони.
3. опрема за раст на тенок филм
3.1 Вакуумска опрема за испарување
Вакуумското испарување е метод на обложување што ги загрева цврстите материјали во вакуумска комора за да предизвика нивно испарување, испарување или сублимирање, а потоа кондензирање и таложење на површината на материјалот од подлогата на одредена температура.
Обично се состои од три дела, имено вакуумски систем, систем за испарување и систем за греење. Вакуумскиот систем се состои од вакуумски цевки и вакуумски пумпи, а неговата главна функција е да обезбеди квалификувана вакуумска средина за испарување. Системот за испарување се состои од маса за испарување, грејна компонента и компонента за мерење на температурата.
Целниот материјал што треба да се испари (како Ag, Al итн.) се става на масата за испарување; компонентата за греење и мерење на температурата е систем со затворена јамка што се користи за контрола на температурата на испарување за да се обезбеди непречено испарување. Системот за греење се состои од нафора и грејна компонента. Степенот на нафора се користи за поставување на подлогата на која треба да се испари тенката фолија, а грејната компонента се користи за да се реализира греењето на подлогата и контролата на повратни информации за мерење на температурата.
Вакуумската средина е многу важен услов во процесот на вакуумско испарување, кој е поврзан со стапката на испарување и квалитетот на филмот. Ако степенот на вакуум не ги задоволува барањата, испаруваните атоми или молекули често ќе се судираат со преостанатите молекули на гас, со што нивната средна слободна патека ќе биде помала, а атомите или молекулите сериозно ќе се распрснат, а со тоа ќе се промени насоката на движење и ќе се намали филмот. стапка на формирање.
Дополнително, поради присуството на молекули на гас од резидуална нечистотија, наталожениот филм е сериозно контаминиран и со слаб квалитет, особено кога стапката на зголемување на притисокот во комората не го исполнува стандардот и има истекување, воздухот ќе истече во вакуумската комора. , што ќе има сериозно влијание врз квалитетот на филмот.
Структурните карактеристики на опремата за испарување со вакуум одредуваат дека униформноста на облогата на подлогите со големи димензии е слаба. Со цел да се подобри неговата униформност, генерално е прифатен методот на зголемување на растојанието извор-подлога и ротирање на подлогата, но зголемувањето на растојанието извор-подлога ќе ја жртвува стапката на раст и чистотата на филмот. Во исто време, поради зголемувањето на вакуумскиот простор, стапката на искористување на испарениот материјал се намалува.
3.2 Опрема за таложење на физичка пареа со еднонасочна струја
Физичко таложење на пареа со директна струја (DCPVD) е исто така познато како катодно прскање или вакуумско DC двостепено прскање. Целниот материјал за вакуумско DC прскање се користи како катода, а подлогата се користи како анода. Со вакуумско прскање се формира плазма со јонизирање на процесниот гас.
Наелектризираните честички во плазмата се забрзуваат во електричното поле за да се добие одредена количина на енергија. Честичките со доволна енергија ја бомбардираат површината на целниот материјал, така што целните атоми се распрснуваат; распрсканите атоми со одредена кинетичка енергија се движат кон подлогата за да формираат тенок филм на површината на подлогата. Гасот што се користи за распрскување е генерално редок гас, како што е аргонот (Ar), така што филмот формиран со прскање нема да биде контаминиран; покрај тоа, атомскиот радиус на аргон е посоодветен за распрскување.
Големината на честичките за распрскување мора да биде блиску до големината на целните атоми што треба да се распрснуваат. Ако честичките се премногу големи или премногу мали, не може да се формира ефективно распрскување. Покрај факторот на големина на атомот, факторот на маса на атомот исто така ќе влијае на квалитетот на распрскување. Ако изворот на честичките за распрскување е премногу лесен, целните атоми нема да се распрснуваат; ако честичките за распрскување се премногу тешки, целта ќе биде „свиткана“ и целта нема да се распрска.
Целниот материјал што се користи во DCPVD мора да биде проводник. Тоа е затоа што кога јоните на аргон во процесот на гас го бомбардираат целниот материјал, тие ќе се рекомбинираат со електроните на површината на целниот материјал. Кога целниот материјал е спроводник како што е металот, електроните потрошени од оваа рекомбинација полесно се надополнуваат со напојувањето и слободните електрони во другите делови на целниот материјал преку електрична спроводливост, така што површината на целниот материјал како целината останува негативно наелектризирана и се одржува прскањето.
Напротив, ако целниот материјал е изолатор, откако електроните на површината на целниот материјал се рекомбинираат, слободните електрони во другите делови од целниот материјал не можат да се надополнат со електрична спроводливост, па дури и позитивни полнежи ќе се акумулираат на површината на целниот материјал, предизвикувајќи зголемување на потенцијалот на целниот материјал, а негативниот полнеж на целниот материјал е ослабен додека не исчезне, што на крајот доведува до прекин на распрскувањето.
Затоа, за да се направат изолационите материјали употребливи и за прскање, неопходно е да се најде друг метод на прскање. Распрскувањето со радиофреквенција е метод на прскање кој е погоден и за спроводливи и за непроводливи цели.
Друг недостаток на DCPVD е тоа што напонот на палење е висок и електронското бомбардирање на подлогата е силно. Ефективен начин за решавање на овој проблем е користењето на магнетронско прскање, така што магнетронското прскање е навистина од практична вредност во областа на интегрираните кола.
3.3 RF Опрема за физичко таложење на пареа
Физичко таложење на пареа со радио фреквенција (RFPVD) користи моќ на радио фреквенција како извор на возбудување и е PVD метод погоден за различни метални и неметални материјали.
Вообичаените фреквенции на RF напојувањето што се користи во RFPVD се 13,56 MHz, 20 MHz и 60 MHz. Позитивните и негативните циклуси на RF напојувањето се појавуваат наизменично. Кога целта на PVD е во позитивен полуциклус, бидејќи целната површина е со позитивен потенцијал, електроните во атмосферата на процесот ќе течат кон целната површина за да го неутрализираат позитивниот полнеж акумулиран на неговата површина, па дури и да продолжат да акумулираат електрони. правејќи ја нејзината површина негативно пристрасна; кога целта за прскање е во негативен полуциклус, позитивните јони ќе се движат кон целта и делумно ќе се неутрализираат на целната површина.
Најкритично е што брзината на движење на електроните во електричното поле на RF е многу поголема од онаа на позитивните јони, додека времето на позитивниот и негативниот половина циклус е исто, така што по целосен циклус, целната површина ќе биде „нето“ негативно наелектризирано. Затоа, во првите неколку циклуси, негативниот полнеж на целната површина покажува тренд на зголемување; потоа, целната површина достигнува стабилен негативен потенцијал; потоа, бидејќи негативниот полнеж на целта има одбивен ефект врз електроните, количината на позитивни и негативни полнежи кои ги прима целната електрода има тенденција да се балансира, а целта претставува стабилен негативен полнеж.
Од горенаведениот процес, може да се види дека процесот на формирање на негативен напон нема никаква врска со својствата на самиот целен материјал, така што методот RFPVD не само што може да го реши проблемот со прскање на изолационите цели, туку е и добро компатибилен со конвенционални мети за метални спроводници.
3.4 Магнетронска опрема за распрскување
Магнетронското распрскување е PVD метод кој додава магнети на задниот дел од целта. Додадените магнети и системот за напојување со еднонасочна струја (или напојување со наизменична струја) формираат извор на магнетронско прскање. Изворот на распрскување се користи за формирање на интерактивно електромагнетно поле во комората, за фаќање и ограничување на опсегот на движење на електроните во плазмата во внатрешноста на комората, за продолжување на патеката на движење на електроните и со тоа зголемување на концентрацијата на плазмата и на крајот да се постигне повеќе таложење.
Дополнително, бидејќи повеќе електрони се врзани во близина на површината на целта, бомбардирањето на подлогата од електрони се намалува, а температурата на подлогата се намалува. Во споредба со технологијата DCPVD со рамна плоча, една од најочигледните карактеристики на технологијата за физичко таложење на пареа на магнетрон е тоа што напонот на празнење на палењето е помал и постабилен.
Поради неговата повисока концентрација во плазмата и поголемиот принос на прскање, може да постигне одлична ефикасност на таложење, контрола на дебелината на таложење во голем опсег на големини, прецизна контрола на составот и помал напон на палење. Затоа, магнетронското прскање е во доминантна позиција во тековниот метален филм PVD. Наједноставниот дизајн на изворот за прскање со магнетрон е да се постави група магнети на задната страна на рамната цел (надвор од вакуумскиот систем) за да се генерира магнетно поле паралелно со целната површина во локална област на целната површина.
Ако се постави постојан магнет, неговото магнетно поле е релативно фиксирано, што резултира со релативно фиксна дистрибуција на магнетно поле на целната површина во комората. Само материјалите во одредени области на целта се распрснуваат, стапката на искористување на целта е мала, а униформноста на подготвениот филм е слаба.
Постои одредена веројатност дека распрсканите метални или други честички од материјал ќе се наталожат назад на целната површина, со што ќе се агрегираат во честички и ќе формираат дефектна контаминација. Затоа, комерцијалните извори на прскање со магнетрон најчесто користат дизајн на ротирачки магнет за да ја подобрат униформноста на филмот, стапката на искористување на целта и целосното распрскување на целта.
Клучно е да се балансираат овие три фактори. Ако рамнотежата не се постапува добро, може да резултира со добра униформност на филмот, притоа значително да се намали стапката на искористување на целта (се скратува животниот век на целта) или да не се постигне целосно фрлање на целта или целосна целна корозија, што ќе предизвика проблеми со честичките за време на распрскувањето процес.
Во технологијата на магнетрон PVD, неопходно е да се земат предвид механизмот за движење на ротирачкиот магнет, обликот на целта, системот за ладење на целта и изворот на прскање со магнетрон, како и функционалната конфигурација на основата што ја носи нафората, како што се адсорпција на нафора и контрола на температурата. Во процесот на PVD, температурата на обландата се контролира за да се добие потребната кристална структура, големината и ориентацијата на зрната, како и стабилноста на перформансите.
Бидејќи спроводливоста на топлина помеѓу задниот дел на нафората и површината на основата бара одреден притисок, обично во редот на неколку Torr, а работниот притисок на комората е обично од редот на неколку mTorr, притисокот на задната страна на нафората е многу поголем од притисокот на горната површина на обландата, па затоа е потребна механичка чак или електростатска чак за да се постави и ограничи нафората.
Механичката чак се потпира на сопствената тежина и на работ на обландата за да ја постигне оваа функција. Иако ги има предностите на едноставна структура и нечувствителност на материјалот на нафората, ефектот на рабовите на нафората е очигледен, што не е погодно за строга контрола на честичките. Затоа, тој постепено беше заменет со електростатска чак во процесот на производство на IC.
За процеси кои не се особено чувствителни на температура, може да се користи и метод на не-адсорпција, без контакт на полици (без разлика во притисокот помеѓу горната и долната површина на нафората). За време на процесот на PVD, облогата на комората и површината на деловите што се во контакт со плазмата ќе бидат депонирани и покриени. Кога дебелината на депонираниот филм ќе ја надмине границата, филмот ќе пукне и ќе се олупи, предизвикувајќи проблеми со честичките.
Затоа, површинскиот третман на делови како што е облогата е клучот за проширување на оваа граница. Површинско пескарење и прскање со алуминиум се два најчесто користени методи, чија цел е да се зголеми грубоста на површината за да се зајакне врската помеѓу филмот и површината на облогата.
3.5 Јонизација Опрема за физичко таложење на пареа
Со континуираниот развој на технологијата за микроелектроника, големината на карактеристиките станува се помала и помала. Бидејќи PVD технологијата не може да ја контролира насоката на таложење на честичките, способноста на PVD да навлезе низ дупки и тесни канали со висок сооднос е ограничена, што ја прави проширената примена на традиционалната PVD технологија се повеќе предизвик. Во процесот на PVD, како што се зголемува односот на жлебот на порите, покриеноста на дното се намалува, формирајќи надвисна структура слична на стреата на горниот агол и формирајќи ја најслабата покриеност на долниот агол.
Технологијата за таложење на јонизирана физичка пареа беше развиена за да се реши овој проблем. Прво ги плазматизира металните атоми испрскани од целта на различни начини, а потоа го прилагодува напонот на пристрасност натоварен на нафората за да ја контролира насоката и енергијата на металните јони за да се добие стабилен насочен проток на метални јони за да се подготви тенок филм, а со тоа се подобрува покривање на дното на чекорите со висок сооднос преку дупки и тесни канали.
Типична карактеристика на технологијата на јонизирана метална плазма е додавањето на калем на радиофреквенција во комората. Во текот на процесот, работниот притисок на комората се одржува на релативно висока состојба (5 до 10 пати повеќе од нормалниот работен притисок). За време на PVD, радиофреквентниот серпентина се користи за генерирање на вториот плазма регион, во кој концентрацијата на аргон во плазмата се зголемува со зголемувањето на моќноста на радиофреквенцијата и притисокот на гасот. Кога металните атоми испрскани од целта минуваат низ овој регион, тие комуницираат со плазмата на аргон со висока густина за да формираат метални јони.
Примената на извор на RF кај носачот на нафора (како што е електростатско чак) може да ја зголеми негативната пристрасност на обландата за да привлече метални позитивни јони до дното на жлебот на порите. Овој насочен проток на метални јони нормално на површината на обландата го подобрува покривањето на дното на чекорот на порите со висок сооднос и тесните канали.
Негативната пристрасност применета на нафората, исто така, предизвикува јони да ја бомбардираат површината на обландата (обратно прскање), што ја ослабува надвисната структура на устата на жлебот на порите и го распрснува филмот наталожен на дното на страничните ѕидови на аглите на дното на пората. жлеб, со што се подобрува покривањето на чекорите на аглите.
3.6 Опрема за таложење на хемиска пареа под атмосферски притисок
Опремата за хемиско таложење на пареа со атмосферски притисок (APCVD) се однесува на уред кој прска гасовит извор на реакција со константна брзина на површината на загреана цврста подлога под средина со притисок блиску до атмосферскиот притисок, предизвикувајќи изворот на реакција да реагира хемиски на површината на подлогата, а производот од реакцијата се депонира на површината на подлогата за да се формира тенок филм.
APCVD опремата е најраната опрема за CVD и сè уште е широко користена во индустриското производство и научните истражувања. Опремата APCVD може да се користи за подготовка на тенки филмови како што се еднокристален силициум, поликристален силициум, силициум диоксид, цинк оксид, титаниум диоксид, фосфосиликатно стакло и борофосфосиликатно стакло.
3.7 Опрема за таложење на пареа со низок притисок
Опремата за таложење на пареа со низок притисок (LPCVD) се однесува на опрема која користи гасовити суровини за хемиски да реагира на површината на цврста подлога под загреана (350-1100°C) и со низок притисок (10-100 mTorr) средина, и реактантите се депонираат на површината на подлогата за да формираат тенок филм. Опремата LPCVD е развиена врз основа на APCVD за да се подобри квалитетот на тенките филмови, да се подобри униформноста на дистрибуцијата на карактеристичните параметри како што се дебелината и отпорноста на филмот и да се подобри ефикасноста на производството.
Неговата главна карактеристика е тоа што во средина со термално поле со низок притисок, процесниот гас хемиски реагира на површината на подлогата на обландата, а производите од реакцијата се депонираат на површината на подлогата за да формираат тенок филм. LPCVD опремата има предности во подготовката на висококвалитетни тенки филмови и може да се користи за подготовка на тенки филмови како што се силициум оксид, силициум нитрид, полисилиум, силициум карбид, галиум нитрид и графен.
Во споредба со APCVD, реакциската средина со низок притисок на опремата LPCVD ја зголемува просечната слободна патека и коефициентот на дифузија на гасот во комората за реакција.
Молекулите на реакциониот гас и носачкиот гас во комората за реакција можат да бидат рамномерно распределени за кратко време, со што значително се подобрува униформноста на дебелината на филмот, униформноста на отпорноста и покривањето на чекорот на филмот, а потрошувачката на реакциониот гас е исто така мала. Покрај тоа, околината со низок притисок, исто така, ја забрзува брзината на пренос на гасните супстанции. Нечистотиите и нуспроизводите од реакцијата дифузни од подлогата може брзо да се извадат од зоната на реакција преку граничниот слој, а реакциониот гас брзо поминува низ граничниот слој за да стигне до површината на подлогата за реакција, со што ефикасно го потиснува самодопингот, подготвувајќи се висококвалитетни филмови со стрмни преодни зони, а исто така ја подобруваат ефикасноста на производството.
3,8 Опрема за хемиско таложење на пареа засилена со плазма
Плазма засилено хемиско таложење на пареа (PECVD) е широко користен тХин технологија на таложење на филм. За време на процесот на плазма, гасовитиот прекурсор се јонизира под дејство на плазмата за да формира возбудени активни групи, кои се дифузираат до површината на подлогата и потоа се подложени на хемиски реакции за да се заврши растот на филмот.
Според фреквенцијата на генерирање на плазма, плазмата што се користи во PECVD може да се подели на два вида: радиофреквентна плазма (RF плазма) и микробранова плазма (микробранова плазма). Во моментов, радиофреквенцијата што се користи во индустријата е генерално 13,56 MHz.
Воведувањето на радиофреквентната плазма обично се дели на два вида: капацитивна спојка (CCP) и индуктивна спојка (ICP). Методот на капацитивно спојување обично е метод на директна плазма реакција; додека методот на индуктивно спојување може да биде метод на директна плазма или метод на далечинско плазма.
Во процесите на производство на полупроводници, PECVD често се користи за одгледување тенки филмови на подлоги што содржат метали или други температурно чувствителни структури. На пример, во областа на задните метални меѓусебно поврзување на интегрираните кола, бидејќи изворот, портата и одводните структури на уредот се формирани во процесот на предниот дел, растењето на тенки филмови во областа на металната меѓусебна врска е предмет до многу строги термички буџетски ограничувања, така што обично се завршува со помош на плазма. Со прилагодување на параметрите на процесот на плазма, густината, хемискиот состав, содржината на нечистотија, механичката цврстина и параметрите на стрес на тенката фолија одгледувана од PECVD може да се прилагодат и оптимизираат во одреден опсег.
3.9 Опрема за таложење на атомски слој
Депонирање на атомски слој (ALD) е технологија на таложење на тенок филм која периодично расте во форма на квази-моноатомски слој. Неговата карактеристика е што дебелината на депонираниот филм може прецизно да се прилагоди со контролирање на бројот на циклуси на раст. За разлика од процесот на хемиско таложење на пареа (CVD), двата (или повеќе) прекурсори во процесот ALD наизменично минуваат низ површината на подлогата и ефективно се изолираат со прочистување на редок гас.
Двата прекурсори нема да се мешаат и да се сретнат во гасната фаза за да реагираат хемиски, туку реагираат само преку хемиска адсорпција на површината на подлогата. Во секој циклус на ALD, количината на прекурсор адсорбиран на површината на подлогата е поврзана со густината на активните групи на површината на подлогата. Кога реактивните групи на површината на подлогата се исцрпени, дури и ако се внесе вишок прекурсор, хемиската адсорпција нема да се појави на површината на подлогата.
Овој процес на реакција се нарекува површинска самоограничувачка реакција. Овој процесен механизам ја прави константна дебелината на филмот расте во секој циклус на процесот ALD, така што процесот ALD ги има предностите на прецизна контрола на дебелината и добро покривање на чекорите на филмот.
3.10 Опрема за епитаксија на молекуларен зрак
Молекуларниот зрак епитаксија (MBE) се однесува на епитаксијален уред кој користи еден или повеќе топлинска енергија атомски зраци или молекуларни зраци за да се распрсне на загреаната површина на подлогата со одредена брзина во услови на ултра висок вакуум и да се адсорбира и мигрира на површината на подлогата за епиаксијално растење на еднокристални тенки фолии долж насоката на кристалната оска на материјалот на подлогата. Општо земено, под услов на загревање со млазна печка со топлински штит, изворот на зракот формира атомски зрак или молекуларен зрак, а филмот расте слој по слој долж насоката на кристалната оска на материјалот на подлогата.
Неговите карактеристики се ниската температура на растот на епитаксијата, а дебелината, интерфејсот, хемискиот состав и концентрацијата на нечистотијата може прецизно да се контролираат на атомско ниво. Иако MBE потекнува од подготовката на полупроводнички ултра-тенки еднокристални филмови, неговата примена сега е проширена на различни системи на материјали како што се метали и изолациски диелектрици и може да подготви III-V, II-VI, силициум, силициум германиум (SiGe ), графен, оксиди и органски филмови.
Системот за епитаксија на молекуларни зрак (MBE) главно се состои од ултра-висок вакуумски систем, извор на молекуларен зрак, систем за фиксирање и загревање на подлогата, систем за пренос на примероци, систем за следење на самото место, контролен систем и тест систем.
Вакуумскиот систем вклучува вакуумски пумпи (механички пумпи, молекуларни пумпи, јонски пумпи и пумпи за кондензација, итн.) и разни вентили, кои можат да создадат средина за ултра висок раст на вакуум. Општо остварливиот степен на вакуум е 10-8 до 10-11 Тор. Вакуумскиот систем главно има три вакуумски работни комори, имено комората за инјектирање на примерокот, комората за предтретман и анализа на површината и комората за раст.
Комората за инјектирање на примерокот се користи за пренос на примероци во надворешниот свет за да се обезбедат високи услови на вакуум на другите комори; комората за предтретман и анализа на површината ги поврзува комората за инјектирање на примерокот и комората за раст, а нејзината главна функција е да ја преработи примерокот (дегасирање на висока температура за да се обезбеди целосна чистота на површината на подлогата) и да изврши прелиминарна анализа на површината на исчистен примерок; комората за раст е основниот дел на системот MBE, главно составен од изворна печка и нејзиниот соодветен склоп на затворач, контролна конзола за примерок, систем за ладење, рефлектирачка висока енергетска дифракција на електрони (RHEED) и систем за следење на самото место . Некои производствени MBE опрема имаат повеќе конфигурации на комората за раст. Шематскиот дијаграм на структурата на опремата MBE е прикажан подолу:
MBE од силиконски материјал користи силициум со висока чистота како суровина, расте во услови на ултра висок вакуум (10-10-10-11Torr), а температурата на раст е 600-900℃, со Ga (P-тип) и Sb ( N-тип) како извори на допинг. Најчесто користените извори на допинг како што се P, As и B ретко се користат како извори на зрак бидејќи тешко се испаруваат.
Реакционата комора на MBE има ултра-висока вакуумска средина, што ја зголемува просечната слободна патека на молекулите и ја намалува контаминацијата и оксидацијата на површината на растечкиот материјал. Подготвениот епитаксијален материјал има добра морфологија и униформност на површината и може да се направи повеќеслојна структура со различен допинг или различни материјални компоненти.
Технологијата MBE постигнува повторен раст на ултра тенки епитаксијални слоеви со дебелина од еден атомски слој, а интерфејсот помеѓу епитаксијалните слоеви е стрмен. Го промовира растот на III-V полупроводници и други повеќекомпонентни хетерогени материјали. Во моментов, системот MBE стана напредна процесна опрема за производство на нова генерација микробранови уреди и оптоелектронски уреди. Недостатоците на MBE технологијата се бавната стапка на раст на филмот, високите барања за вакуум и високите трошоци за употреба на опрема и опрема.
3.11 Систем за епитаксија во фаза на пареа
Системот за епитаксија на пареа фаза (VPE) се однесува на уред за епитаксијален раст кој транспортира гасовити соединенија до подлогата и добива слој од единечен кристален материјал со истиот распоред на решетка како подлогата преку хемиски реакции. Епитаксијалниот слој може да биде хомоепитаксијален слој (Si/Si) или хетероепитаксијален слој (SiGe/Si, SiC/Si, GaN/Al2O3 итн.). Во моментов, VPE технологијата е широко користена во областа на подготовка на наноматеријали, уреди за напојување, полупроводнички оптоелектронски уреди, соларни фотоволтаици и интегрирани кола.
Вообичаеното VPE вклучува епитаксија на атмосферски притисок и епитаксија со намален притисок, ултра висок вакуум таложење на хемиска пареа, метална органска хемиска таложење на пареа, итн. Клучните точки во VPE технологијата се дизајнот на комората за реакција, режимот и униформноста на протокот на гасот, рамномерноста на температурата и прецизната контрола, контрола на притисокот и стабилност, контрола на честички и дефекти итн.
Во моментов, насоката за развој на главните комерцијални VPE системи е големо вчитување на нафора, целосно автоматска контрола и следење во реално време на температурата и процесот на раст. VPE системите имаат три структури: вертикална, хоризонтална и цилиндрична. Методите на греење вклучуваат отпорно греење, високофреквентно индукционо греење и греење со инфрацрвено зрачење.
Во моментов, VPE системите претежно користат хоризонтални структури на дискови, кои имаат карактеристики на добра униформност на растот на епиаксијалниот филм и големо оптоварување на нафора. Системите VPE обично се состојат од четири дела: реактор, систем за греење, систем за патека на гас и систем за контрола. Бидејќи времето на раст на епитаксијалните филмови GaAs и GaN е релативно долго, најмногу се користат индукциско загревање и отпорно греење. Во силициум VPE, растот на густиот епитаксијален филм најчесто користи индукционо загревање; Растот на тенок епитаксијален филм најчесто користи инфрацрвено загревање за да се постигне целта за брз пораст/пад на температурата.
3.12 Систем за епитаксија на течна фаза
Системот за епитаксија на течна фаза (LPE) се однесува на опремата за епитаксијален раст што го растворува материјалот што треба да се одгледува (како Si, Ga, As, Al, итн.) и допанти (како Zn, Te, Sn, итн.) во метал со пониска точка на топење (како Ga, In, итн.), така што растворената супстанција е заситена или презаситена во растворувачот, а потоа супстратот од еден кристал се контактира со растворот, а растворената супстанција се таложи од растворувачот со постепено се лади, а на површината на подлогата се одгледува слој од кристален материјал со кристална структура и решеткаста константа слична на онаа на подлогата.
Методот LPE беше предложен од Нелсон и сор. во 1963 година. Се користи за одгледување Si тенки филмови и еднокристални материјали, како и полупроводнички материјали како што се III-IV групи и жива кадмиум телурид и може да се користи за производство на различни оптоелектронски уреди, микробранови уреди, полупроводнички уреди и соларни ќелии .
————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera може да обезбедиграфитни делови, мек/ригиден филц, делови од силициум карбид, CVD делови од силициум карбид, иДелови обложени со SiC/TaCсо за 30 дена.
Доколку сте заинтересирани за горенаведените полупроводнички производи,Ве молиме не двоумете се да не контактирате на прв пат.
Тел: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Време на објавување: 31.08.2024