1. Giriş
Maddalary (çig mallary) substrat materiallaryň ýüzüne fiziki ýa-da himiki usullar bilen birikdirmek prosesine inçe filmiň ösmegi diýilýär.
Dürli iş ýörelgelerine görä, integral zynjyryň inçe film depozitine bölünip bilner:
-Fiziki bug buglary (PVD);
-Himiki bug çöketligi (CVD);
- Giňeltmek.
2. Inçe filmiň ösüşi
2.1 Fiziki buglaryň çökmegi we tüýkürmek prosesi
Fiziki bug çöketligi (PVD) prosesi wakuum bugarmagy, tüýkürmek, plazma örtügi we molekulýar şöhle epitaksiýasy ýaly wafli üstünde inçe film döretmek üçin fiziki usullaryň ulanylmagyny aňladýar.
VLSI senagatynda iň köp ulanylýan PVD tehnologiýasy, esasan elektrodlar we integral zynjyrlaryň metal baglanyşyklary üçin ulanylýan tüýdükdir. Tüýkürmek, ýokary wakuum şertlerinde daşarky elektrik meýdanynyň täsiri astynda seýrek gazlaryň [argon (Ar) ýaly) ionlara ionlaşdyrylmagy we ýokary woltly gurşawda material maksat çeşmesini bombalamak prosesi, maksatly materialyň atomlaryny ýa-da molekulalaryny kakmak, soňra bolsa çaknyşyksyz uçuşdan soň inçe film döretmek üçin wafliň ýüzüne ýetmek. Ar durnukly himiki aýratynlyklara eýedir we ionlary maksatly material we film bilen himiki reaksiýa bermez. Integrirlenen zynjyr çipleri 0,13μm mis özara baglanyşyk döwrüne girensoň, mis barýer material gatlagy titanium nitridi (TiN) ýa-da tantal nitridi (TaN) filmini ulanýar. Senagat tehnologiýasyna bolan isleg, himiki reaksiýa tüýdük tehnologiýasynyň gözlegine we ösüşine itergi berdi, ýagny tüýkürmek kamerasynda, Ar-dan başga-da, reaktiw gaz azoty (N2) bar, şonuň üçin Ti ýa-da Ta bombalandy maksatly material Ti ýa-da Ta2 ýa-da TaN filmini döretmek üçin N2 bilen reaksiýa berýär.
Köplenç ulanylýan tüýkürmek usullary bar, ýagny DC tüýkürmek, RF tüýkürmek we magnitron tüýkürmek. Integrirlenen zynjyrlaryň integrasiýasynyň artmagy bilen, köp gatly metal simleriň gatlaklarynyň sany köpelýär we PVD tehnologiýasynyň ulanylyşy barha giňelýär. PVD materiallaryna Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2 we ş.m. girýär.
PVD we tüýkürmek prosesleri, adatça reaksiýa wagtynda gazyň arassalygyny üpjün edip bilýän wakuum derejesi 1 × 10-7 - 9 × 10-9 Torr bilen ýokary möhürlenen reaksiýa kamerasynda tamamlanýar; şol bir wagtyň özünde, nyşany bombalamak üçin ýeterlik ýokary naprýa .eniýe öndürmek üçin seýrek gazy ionlaşdyrmak üçin daşarky ýokary naprýa .eniýe talap edilýär. PVD we tüýdük proseslerine baha bermegiň esasy parametrleri tozanyň mukdaryny, şeýle hem emele gelen filmiň garşylyk bahasyny, birmeňzeşligini, şöhlelendiriş galyňlygyny we stresini öz içine alýar.
2.2 Himiki buglaryň çökmegi we dökülmegi
Himiki bug çökdürilmegi (CVD), dürli bölekleýin basyşly dürli gazly reaktiwleriň belli bir temperaturada we basyşda himiki taýdan reaksiýa döredýän we emele gelen gaty maddalar islenýän inçe almak üçin substrat materialyň üstünde goýulýar. film. Adaty toplumlaýyn zynjyr öndürmek prosesinde alnan inçe film materiallary, umuman, oksidler, nitridler, karbidler ýa-da polikristally kremniý we amorf kremniý ýaly materiallardyr. 45nm düwünden soň has köp ulanylýan saýlama epitaksial ösüş, çeşme we drena Si Si Si ýa-da saýlama epitaksial ösüş ýaly CVD tehnologiýasydyr.
Bu tehnologiýa, kremniniň bir kristal substratynda ýa-da asyl panjara boýunça beýleki materiallarda birmeňzeş ýa-da asyl panjara meňzeş ýekeje kristal materiallary emele getirip biler. CVD izolýasiýa dielektrik filmleriniň (SiO2, Si3N4 we SiON we ş.m.) we metal filmleriň (wolfram we ş.m.) ösmeginde giňden ulanylýar.
Adatça, basyş klassifikasiýasyna görä, CVD atmosfera basyşy himiki bug çökdürilişine (APCVD), aşaky atmosfera basyşy himiki bug buglanyşyna (SAPCVD) we pes basyşly himiki bug çökdürilişine (LPCVD) bölünip bilner.
Temperaturanyň klassifikasiýasyna görä, CVD-ni ýokary temperatura / pes temperatura oksidi film himiki bug çökdürilişine (HTO / LTO CVD) we çalt termiki himiki bug çökdürilişine (Çalt termal CVD, RTCVD) bölmek bolar;
Reaksiýa çeşmesine görä, CVD-i silan esasly CVD, poliester esasly CVD (TEOS esasly CVD) we metal organiki himiki bug buglary (MOCVD) diýip bölmek mümkin;
Energiýa klassifikasiýasyna görä, CVD termiki himiki bug çökdürilişine (Termal CVD), plazmany güýçlendirilen himiki bug çökdürilişine (Plazma Enhanced CVD, PECVD) we ýokary dykyzlykly plazma himiki bug çökdürilişine (ýokary dykyzlykly plazma CVD, HDPCVD) bölünip bilner. Recentlyakynda ajaýyp boşlugy doldurmak ukyby bolan akýan himiki bug buglanyşy (Flowable CVD, FCVD) hem işlenip düzüldi.
CVD-de ösdürilýän dürli filmler dürli häsiýetlere eýe (himiki düzümi, dielektrik hemişelik, dartyş, stres we bökdenç naprýa .eniýesi) we dürli proses talaplaryna (temperatura, basgançak, doldurmak talaplary we ş.m.) aýratynlykda ulanylyp bilner.
2.3 Atom gatlagynyň çökdürilmegi prosesi
Atom gatlagynyň çökdürilmegi (ALD), bir atom film gatlagyny gatlak boýunça ösdürip, atom gatlagynyň substrat materialyna gatlagyny aňladýar. Adaty ALD, gazly prekursorlary reaktora üýtgeýän impulsly görnüşde girizmek usulyny kabul edýär.
Mysal üçin, ilki bilen 1-nji reaksiýa desgasy substratyň ýüzüne girizilýär we himiki adsorbsiýadan soň substratyň üstünde ýekeje atom gatlagy emele gelýär; soň substratyň üstünde we reaksiýa kamerasynda galan prekursor howa nasosy bilen çykarylýar; soň reaksiýa prekursory 2 substratyň ýüzüne girizilýär we substratyň üstünde ýerleşdirilen 1 inçe prekursor bilen himiki reaksiýa berýär, degişli inçe film materialyny we substratyň üstündäki degişli önümleri öndürmek üçin; deslapky 1 doly reaksiýa bereninde, ALD-iň özüni çäklendirýän häsiýeti bolan reaksiýa awtomatiki usulda bes ediler we indiki ösüş tapgyryna taýýarlyk görmek üçin galan reaktiwler we goşmaça önümler çykarylar; ýokardaky prosesi yzygiderli gaýtalamak bilen, bir atom bilen gatlak boýunça ösen inçe film materiallarynyň çökmegine ýetip bolýar.
ALD we CVD ikisi hem substratyň üstünde himiki reaksiýa bermek üçin gazly himiki reaksiýa çeşmesini girizmegiň usullarydyr, ýöne tapawudy, CVD-iň gazly reaksiýa çeşmesiniň öz-özüni çäklendirýän häsiýeti ýok. ALD tehnologiýasyny ösdürmegiň açary, özüni çäklendirýän reaksiýa häsiýetleri bolan prekursorlary tapmakdyr.
2.4 Epitaksial proses
Epitaksial proses substratda doly sargyt edilen ýekeje kristal gatlagy ösdürip ýetişdirmek prosesine degişlidir. Umuman aýdanyňda, epitaksial proses bir kristal substratdaky asyl substrat bilen birmeňzeş panjara ugrukdyrylan kristal gatlagy ösdürmekdir. Epitaksial proses ýarymgeçiriji önümçiliginde toplumlaýyn zynjyr pudagynda epitaksial kremniý wafli, içerki çeşme we MOS tranzistorlarynyň epitaksial ösüşi, LED substratlarynda epitaksial ösüş we ş.m. ýaly giňden ulanylýar.
Ösüş çeşmesiniň dürli faza ýagdaýlaryna görä epitaksial ösüş usullaryny gaty fazaly epitaksiýa, suwuk faza epitaksi we bug fazasy epitaksi diýip bölmek mümkin. Integrirlenen zynjyr önümçiliginde, köplenç ulanylýan epitaksial usullar gaty fazaly epitaksiýa we bug fazasy epitaksidir.
Gaty faza epitaksiýasy: gaty çeşmäni ulanyp substratda ýekeje kristal gatlagyň ösmegini aňladýar. Mysal üçin, ion implantasiýasyndan soň termiki anneal aslynda gaty fazaly epitaksiýa prosesi. Ion implantasiýasy wagtynda, kremniý wafli kremniy atomlary ýokary energiýa implantirlenen ionlar bilen bombalanýar, asyl panjara ýerlerini taşlap, amorf bolýar, üstki amorf kremniý gatlagyny emele getirýär. Temperatureokary temperaturaly ýylylykdan soň, amorf atomlar panjaralaryna gaýdyp gelýär we substratyň içindäki atom kristal ugruna laýyk gelýär.
Bug fazasy epitaksiýasynyň ösüş usullaryna himiki bug fazasy epitaksi, molekulýar şöhle epitaksiýasy, atom gatlagy epitaksi we ş.m. girýär. Integrirlenen zynjyr önümçiliginde himiki bug fazasy epitaksi iň köp ulanylýar. Himiki bug fazasynyň epitaksiýasynyň prinsipi, esasan, himiki buglaryň çökdürilmegi bilen deňdir. Bularyň ikisi-de gaz garylandan soň wafliň ýüzüne himiki reaksiýa bilen inçe filmleri goýýan amallardyr.
Tapawut, himiki bug fazasynyň epitaksiýasynyň ýekeje kristal gatlagyny ösdürip ýetişdirýändigi sebäpli, enjamdaky haramlyk we wafli ýeriň arassalygy üçin has ýokary talaplar bar. Irki himiki bug fazasy epitaksial kremniniň prosesi ýokary temperatura şertlerinde (1000 ° C-den ýokary) amala aşyrylmalydyr. Işleýiş enjamlarynyň kämilleşdirilmegi, esasanam wakuum alyş-çalyş kamerasynyň tehnologiýasynyň ornaşdyrylmagy bilen enjam boşlugynyň arassalygy we kremniý wafli üstü ep-esli gowulaşdy we kremniniň epitaksiýasy has pes temperaturada (600-700 °) amala aşyrylyp bilner. C). Epitaksial kremniniň wafli prosesi, kremniniň wafliniň üstünde ýekeje kristal kremniniň gatlagyny ösdürmekdir.
Asyl kremniniň aşaky gatlagy bilen deňeşdirilende, epitaksial kremniniň gatlagy has arassalygy we panjara kemçilikleri az bolup, ýarymgeçiriji önümçiliginiň hasyllylygyny ýokarlandyrýar. Mundan başga-da, kremniniň waflinde ösdürilip ýetişdirilen epitaksial kremniniň gatlagynyň ösüş galyňlygy we doping konsentrasiýasy çeýe dizaýn edilip bilner, bu substratyň garşylygyny azaltmak we substrat izolýasiýasyny güýçlendirmek ýaly enjamyň dizaýnyna çeýeligi getirýär. Içerki çeşme-drena epitaksial prosesi ösen logika tehnologiýa düwünlerinde giňden ulanylýan tehnologiýa.
MOS tranzistorlarynyň çeşmesinde we drena regions sebitlerinde epitaksial ösýän dopirlenen germaniý kremniniň ýa-da kremniniň ösmegine degişlidir. Içerki çeşme-zeýkeş epitaksial prosesini girizmegiň esasy artykmaçlyklary şulary öz içine alýar: panjara uýgunlaşmagy sebäpli stres saklaýan psevdokristal gatlagy ösdürmek, kanal göterijiniň hereketini gowulandyrmak; Çeşmäniň we drenajyň ýerinde doping, çeşme-zeýkeş birikmesiniň parazit garşylygyny peseldip biler we ýokary energiýa ion implantasiýasynyň kemçiliklerini azaldyp biler.
3. inçe filmiň ösüş enjamlary
3.1 Wakuum bugarmak enjamlary
Wakuum bugarmagy, wakuum kamerasyndaky gaty materiallary bugarmak, bugarmak ýa-da sublimasiýa etmek, soňra bolsa belli bir temperaturada substrat materialyň üstünde goýulmak we goýmak üçin örtük usulydyr.
Adatça wakuum ulgamy, bugarmak ulgamy we ýyladyş ulgamy ýaly üç bölekden durýar. Wakuum ulgamy wakuum turbalaryndan we vakuum nasoslaryndan durýar we esasy wezipesi bugarmak üçin ökde vakuum gurşawyny üpjün etmekdir. Buglaşma ulgamy bugarmak tablisasyndan, ýyladyş komponentinden we temperaturany ölçemekden ybaratdyr.
Buglanmak üçin niýetlenen material (Ag, Al we ş.m.) bugarmak stoluna ýerleşdirilýär; heatingyladyş we temperaturany ölçemek komponenti, bugarmagyň temperaturasyny gözegçilikde saklamak üçin ulanylýan ýapyk görnüşli ulgamdyr. Heatingyladyş ulgamy wafli basgançakdan we ýyladyş komponentinden durýar. Wafli basgançak, inçe filmiň bugarmaly substratyny ýerleşdirmek üçin, ýyladyş komponenti bolsa substratyň ýyladylmagyny we temperaturany ölçemegiň seslenmesini gözegçilikde saklamak üçin ulanylýar.
Wakuum gurşawy bugarmagyň tizligi we filmiň hili bilen baglanyşykly wakuum bugarmak prosesinde örän möhüm şertdir. Wakuum derejesi talaplara laýyk gelmeýän bolsa, buglanan atomlar ýa-da molekulalar galyndy gaz molekulalary bilen ýygy-ýygydan çaknyşyp, ortaça erkin ýoluny kiçelder we atomlar ýa-da molekulalar ep-esli dargap, hereketiň ugruny üýtgeder we filmi azaldar. emele geliş tizligi.
Mundan başga-da, galyndy hapa molekulalarynyň bolmagy sebäpli, goýlan film çynlakaý hapalanýar we hili pes, esasanam kameranyň basyşynyň ýokarlanmagy standartlara laýyk gelmeýän we syzýan ýagdaýynda howa wakuum kamerasyna syzýar filmiň hiline çynlakaý täsir eder.
Wakuum bugarmak enjamlarynyň gurluş aýratynlyklary, uly göwrümli substratlardaky örtügiň birmeňzeş däldigini kesgitleýär. Birmeňzeşligini ýokarlandyrmak üçin çeşme-substrat aralygyny köpeltmek we substraty aýlamak usuly köplenç kabul edilýär, ýöne çeşme-substrat aralygyny köpeltmek filmiň ösüş depginini we arassalygyny pida eder. Şol bir wagtyň özünde wakuum giňişliginiň köpelmegi sebäpli bugarýan materialyň ulanylyş tizligi peselýär.
3.2 DC fiziki bug çöket enjamlary
Göni göni fiziki bug çöketligi (DCPVD) katodyň tüýkürilmegi ýa-da wakuum DC iki basgançakly tüýkürme hökmünde hem bellidir. Wakuum DC tüýdüginiň maksatly materialy katod, substrat bolsa anod hökmünde ulanylýar. Wakuum tüýkürmek, gazyň ionlaşdyrylmagy bilen plazmany emele getirmekdir.
Plazmadaky zarýadly bölejikler belli bir mukdarda energiýa almak üçin elektrik meýdanynda tizlenýär. Sufficienteterlik energiýa bolan bölejikler nyşana materialynyň ýüzüni bombalaýar, maksat atomlary döküler; Belli bir kinetiki energiýa bilen dökülen atomlar substratyň üstünde inçe film döretmek üçin substrata tarap hereket edýärler. Tüýkürmek üçin ulanylýan gaz, adatça argon (Ar) ýaly seýrek gazdyr, şonuň üçin tüýkürmek arkaly emele gelen film hapalanmaz; Mundan başga-da, argonyň atom radiusy tüýkürmek üçin has amatlydyr.
Tüýkürýän bölejikleriň ululygy, dökülmeli maksat atomlarynyň ululygyna ýakyn bolmalydyr. Eger bölejikler gaty uly ýa-da gaty kiçi bolsa, täsirli tüýdük emele gelip bilmez. Atomyň ululygy faktoryna goşmaça, atomyň köpçülik faktory tüýkürmegiň hiline hem täsir eder. Eger bölejik bölejik çeşmesi gaty ýeňil bolsa, nyşana atomlary dökülmez; tüýdük bölejikleri gaty agyr bolsa, nyşana “egiler” we nyşana pytramaz.
DCPVD-de ulanylýan maksatly material geçiriji bolmaly. Sebäbi gazdaky argon ionlary maksat materialy bombalanda, maksat materialyň üstündäki elektronlar bilen birleşer. Maksatly material metal ýaly geçiriji bolanda, bu rekombinasiýa bilen sarp edilýän elektronlar, elektrik geçirijisi arkaly maksat materialynyň beýleki böleklerinde elektrik üpjünçiligi we erkin elektronlar bilen has aňsat doldurylýar, şonuň üçin maksat materialynyň üstü a tutuşlygyna negatiw zarýad berilýär we tüýkürmek saklanýar.
Munuň tersine, maksatly material izolýator bolsa, maksat materialyň üstündäki elektronlar rekombinasiýa edilenden soň, maksat materialynyň beýleki böleklerindäki erkin elektronlar elektrik geçirijisi bilen doldurylyp bilinmez, hatda polo positiveitel zarýadlar hem toplanar maksat materialynyň üstü, maksatly material potensialynyň ýokarlanmagyna sebäp bolýar we maksat materialyň otrisatel zarýady ýitýänçä gowşaýar, netijede tüýkürmegiň bes edilmegine sebäp bolýar.
Şonuň üçin izolýasiýa materiallaryny tüýkürmek üçin hem peýdaly etmek üçin başga bir tüýkürmek usulyny tapmaly. Radio ýygylygynyň tüýdügi hem geçiriji, hem-de geçiriji däl nyşanlara laýyk gelýän tüýkürmek usulydyr.
DCPVD-iň başga bir kemçiligi, ot almagyň naprýa .eniýesiniň ýokary bolmagy we substratda elektron bombasynyň güýçli bolmagydyr. Bu meseläni çözmegiň täsirli usuly magnitron tüýdügini ulanmakdyr, şonuň üçin magnitron tüýdügi integral zynjyrlar ulgamynda hakykatdanam amaly ähmiýete eýe.
3.3 RF Fiziki bug çöket enjamlary
Radio ýygylygy fiziki bug çöketligi (RFPVD) tolgundyryjy çeşme hökmünde radio ýygylyk güýjüni ulanýar we dürli metal we metal däl materiallar üçin amatly PVD usulydyr.
RFPVD-de ulanylýan RF elektrik üpjünçiliginiň umumy ýygylyklary 13.56MHz, 20MHz we 60MHz. RF elektrik üpjünçiliginiň polo positiveitel we otrisatel siklleri gezekli-gezegine ýüze çykýar. PVD nyşany polo positiveitel ýarym aýlawda bolanda, nyşanyň üstü polo positiveitel potensiala eýe bolany üçin, proses atmosferasyndaky elektronlar, üstünde toplanan polo positiveitel zarýady zyýansyzlandyrmak üçin maksat ýüzüne akyp başlar we hatda elektron ýygnamagyny dowam etdirer, ýüzüni negatiw taraplaýyn etmek; tüýkürmek nyşany otrisatel ýarym aýlawda bolanda, polo positiveitel ionlar nyşana tarap hereket eder we nyşanyň üstünde bölekleýin zyýansyzlandyrylar.
Iň möhüm zat, RF elektrik meýdanyndaky elektronlaryň hereket tizliginiň polo positiveitel ionlardan has çalt bolmagy, polo positiveitel we otrisatel ýarym aýlawlaryň wagty birmeňzeş, şonuň üçin doly aýlawdan soň nyşanyň üstü bolar. “Net” negatiw zarýad aldy. Şonuň üçin ilkinji birnäçe aýlawda nyşanyň üstündäki otrisatel zarýad artýan tendensiýany görkezýär; şondan soň nyşanyň üstü durnuksyz negatiw potensiala ýetýär; şondan soň, nyşanyň otrisatel zarýady elektronlara ýigrenji täsir edýändigi sebäpli, maksatly elektrod tarapyndan alnan polo positiveitel we otrisatel zarýadlaryň mukdary deňleşýär we maksat durnuksyz otrisatel zarýad berýär.
Aboveokardaky amaldan, otrisatel naprýa .eniýe emele gelişiniň maksatly materialyň häsiýetleri bilen hiç hili baglanyşygynyň ýokdugyny görmek bolýar, şonuň üçin RFPVD usuly diňe izolýasiýa nyşanlarynyň dökülmegi meselesini çözüp bilmän, eýsem oňat gabat gelýär. adaty metal geçiriji nyşanlary bilen.
3.4 Magnitron tüýdük enjamlary
Magnitronyň dökülmegi nyşanyň arkasyna magnit goşýan PVD usulydyr. Goşulan magnitler we DC tok üpjünçiligi (ýa-da AC elektrik üpjünçiligi) ulgamy magnitronyň dökülýän çeşmesini emele getirýär. Tüýdük çeşmesi kamerada interaktiw elektromagnit meýdany döretmek, kameranyň içindäki plazmadaky elektronlaryň hereket aralygyny ele almak we çäklendirmek, elektronlaryň hereket ýoluny giňeltmek we şeýlelik bilen plazmanyň konsentrasiýasyny ýokarlandyrmak we netijede has köp zat gazanmak üçin ulanylýar; depozit.
Mundan başga-da, nyşanyň üstünde has köp elektron baglanyşýandygy sebäpli, substratyň elektronlar tarapyndan bombalanmagy peselýär we substratyň temperaturasy peselýär. Tekiz plastinka DCPVD tehnologiýasy bilen deňeşdirilende, magnitron fiziki bug çökdürmek tehnologiýasynyň iň aýdyň aýratynlyklaryndan biri, ot almagyň naprýa .eniýesiniň pes we has durnukly bolmagydyr.
Plazmanyň konsentrasiýasy has ýokary we tüýkülik has ýokary bolany sebäpli, ajaýyp depozit netijeliligini, uly ölçeg aralygynda çöketligiň galyňlygyny dolandyrmagy, takyk kompozisiýa gözegçiligini we pes ot alma naprýa .eniýesini gazanyp biler. Şonuň üçin häzirki metal film PVD-de magnitronyň dökülmegi agdyklyk edýär. Iň ýönekeý magnitron tüýdük çeşmesi dizaýny, nyşanyň üstünde ýerli meýdanda nyşana paralel magnit meýdany döretmek üçin tekiz nyşanyň arka tarapyna (wakuum ulgamynyň daşynda) magnit toparyny ýerleşdirmekdir.
Hemişelik magnit ýerleşdirilse, onuň magnit meýdany birneme kesgitlenýär, netijede kameradaky nyşanyň üstünde belli bir magnit meýdany paýlanýar. Diňe nyşanyň belli ýerlerindäki materiallar dökülýär, maksatly ulanylyş derejesi pes we taýýarlanan filmiň birmeňzeşligi pes.
Dökülen metal ýa-da beýleki material bölejikleriniň nyşanyň üstünde gaýtadan goýulmagy, şeýlelik bilen bölejiklere jemlenmegi we kemçilikleriň hapalanmagynyň belli bir ähtimallygy bar. Şonuň üçin täjirçilik magnitron tüýdük çeşmeleri esasan filmiň birmeňzeşligini, maksatly ulanylyş tizligini we doly maksatly tüýkürmegi gowulandyrmak üçin aýlanýan magnit dizaýnyny ulanýarlar.
Bu üç faktory deňleşdirmek gaty möhümdir. Balans gowy dolandyrylmasa, maksat ulanylyş derejesini ep-esli peseltmek bilen (maksat ömrüni gysgaltmak), ýa-da tüýkürmek wagtynda bölejik problemalaryna sebäp boljak doly maksatly poslama ýa-da doly poslama ýetip bilmezlikde gowy film birmeňzeşligine sebäp bolup biler. prosesi.
Magnetron PVD tehnologiýasynda aýlanýan magnit hereket mehanizmini, maksat görnüşini, nyşana sowadyş ulgamyny we magnitron tüýdük çeşmesini, şeýle hem wafli adsorbsiýasy we temperatura gözegçiligi ýaly wafli göterýän bazanyň funksional konfigurasiýasyny göz öňünde tutmaly. PVD prosesinde zerur kristal gurluşyny, dänäniň ululygyny we ugruny, şeýle hem öndürijiligiň durnuklylygyny almak üçin wafli temperaturasy dolandyrylýar.
Wafliň arka tarapy bilen binanyň üstündäki ýylylyk geçirijisi belli bir basyşy talap edýär, adatça birnäçe Torr tertibi boýunça we kameranyň iş basyşy adatça birnäçe mTorr, arka basyş. wafli wafli ýokarky ýüzündäki basyşdan has uly, şonuň üçin wafli ýerleşdirmek we çäklendirmek üçin mehaniki çuk ýa-da elektrostatik çuk gerek.
Mehaniki çukur bu funksiýa ýetmek üçin öz agramyna we wafli gyrasyna daýanýar. Simpleönekeý gurluşyň we wafli materialyna duýgurlygyň artykmaçlyklaryna eýe bolsa-da, wafliň gyrasy täsiri görnüp dur, bu bölejiklere berk gözegçilik etmek üçin amatly däl. Şol sebäpden, IC önümçilik prosesinde kem-kemden elektrostatik çuk bilen çalşyldy.
Temperatura aýratyn duýgur bolmadyk prosesler üçin adsorbsion däl, gyrasy däl aragatnaşyk saklaýyş usuly (wafliň ýokarky we aşaky ýüzleriniň arasynda basyş tapawudy ýok) hem ulanylyp bilner. PVD prosesi wagtynda kameranyň asty we plazma bilen gatnaşygyndaky bölekleriň üstü goýlar we ýapylýar. Goýlan filmiň galyňlygy çäkden geçende, bölejik problemalaryna sebäp boljak film ýarylar we gabyklar.
Şonuň üçin astar ýaly bölekleriň ýerüsti bejergisi bu çäkleri uzaltmagyň açarydyr. Faceerüsti çäge daşlary we alýumin sepmek, köplenç ulanylýan iki usuldyr, olaryň maksady film bilen asma üstüň arasyndaky baglanyşygy berkitmek üçin ýeriň çişligini ýokarlandyrmakdyr.
3.5 Ionizasiýa Fiziki bug buglaýyş enjamlary
Mikroelektronika tehnologiýasynyň yzygiderli ösmegi bilen aýratynlyk ululyklary kiçelýär. PVD tehnologiýasy bölejikleriň çökdürme ugruny dolandyryp bilmeýändigi sebäpli, PVD-iň ýokary derejeli gatnaşygy bolan deşiklerden we dar kanallardan girip bilmek ukyby çäklidir we adaty PVD tehnologiýasynyň giňeldilmegi has kynlaşýar. PVD prosesinde gözenek çukurynyň aspekt gatnaşygy artdygyça, aşaky örtük azalýar, ýokarky burçda gulak asýan gurluş emele gelýär we aşaky burçda iň gowşak örtük emele gelýär.
Bu meseläni çözmek üçin ionlaşdyrylan fiziki buglary çökdürmek tehnologiýasy işlenip düzüldi. Ilki bilen nyşandan dürli usullar bilen dökülen metal atomlaryny plazmatizasiýa edýär, soňra inçe film taýýarlamak üçin durnukly ugrukdyryjy metal ion akymyny almak üçin demir ionlarynyň ugruny we energiýasyny gözegçilikde saklamak üçin wafli ýüklenen naprýa .eniýeni sazlaýar we şeýlelik bilen gowulaşýar. deşikleriň we dar kanallaryň üsti bilen ýokary aspekt gatnaşygy basgançaklarynyň aşagy.
Ionlaşdyrylan metal plazma tehnologiýasynyň adaty aýratynlygy, kamerada radio ýygylyk rulonynyň goşulmagydyr. Işiň dowamynda kameranyň iş basyşy birneme ýokary derejede saklanýar (adaty iş basyşyndan 5-10 esse). PVD döwründe radio ýygylykly rulon, radio ýygylyk güýjüniň we gaz basyşynyň ýokarlanmagy bilen argon plazma konsentrasiýasynyň ikinji plazma sebtini döretmek üçin ulanylýar. Maksatdan dörän metal atomlary bu sebitden geçende, ýokary dykyzlykly argon plazmasy bilen täsir edip, metal ionlaryny emele getirýärler.
Wafli göterijide RF çeşmesini ulanmak (elektrostatik çuk ýaly) gözenek çukurynyň düýbüne metal polo positiveitel ionlary çekmek üçin wafldäki negatiw taraplary artdyryp biler. Wafli ýüzüne perpendikulýar bolan bu ugrukdyryjy metal ion akymy ýokary aspektli gözenekleriň we dar kanallaryň basgançak aşaky örtügini gowulandyrýar.
Wafli ulanylýan negatiw taraplar, ionlaryň wafli ýüzüni bombalamagyna sebäp bolýar (tersine tüýkürmek), bu gözenek çukurynyň agzynyň üýtgeýän gurluşyny gowşadýar we aşaky böleginde goýlan filmi gözenegiň düýbüniň gyralarynda ýerleşýär. çukur, şeýlelik bilen burçlarda basgançak örtügini güýçlendirýär.
3.6 Atmosfera basyşy himiki buglary çöketmek enjamlary
Atmosfera basyşy himiki bug çöketligi (APCVD) enjamlary, atmosfera basyşyna ýakyn basyş bilen gurşawda gyzdyrylan gaty substratyň üstünde yzygiderli tizlik bilen gaz reaksiýa çeşmesini sepýän enjamy aňladýar, reaksiýa çeşmesiniň himiki taýdan täsir etmegine sebäp bolýar. substratyň üstü we reaksiýa önümi inçe film döretmek üçin substratyň üstünde goýulýar.
APCVD enjamlary iň irki CVD enjamy bolup, senagat önümçiliginde we ylmy gözleglerde henizem giňden ulanylýar. APCVD enjamlary ýeke kristal kremniý, polikristally kremniý, kremniniň dioksidi, sink oksidi, titanium dioksidi, fosfosilikat aýna we borofosfosilikat aýna ýaly inçe filmleri taýýarlamak üçin ulanylyp bilner.
3.7 Pes basyşly himiki buglary çöketmek enjamlary
Pes basyşly himiki bug buglary (LPCVD) enjamlary, gyzdyrylan (350-1100 ° C) we pes basyşly (10-100mTorr) gurşawda gaty substratyň üstünde himiki reaksiýa bermek üçin gaz çig malyny ulanýan enjamlara we reaktiwler inçe film döretmek üçin substratyň üstünde goýulýar. LPCVD enjamlary inçe filmleriň hilini ýokarlandyrmak, filmiň galyňlygy we garşylygy ýaly häsiýetli parametrleriň paýlanyş birmeňzeşligini ýokarlandyrmak we önümçiligiň netijeliligini ýokarlandyrmak üçin APCVD esasynda işlenip düzüldi.
Onuň esasy aýratynlygy, pes basyşly ýylylyk meýdanynda, gaýtadan işleýän gaz wafli substratyň üstünde himiki reaksiýa döredýär we reaksiýa önümleri inçe film döretmek üçin substratyň üstünde goýulýar. LPCVD enjamlary ýokary hilli inçe filmleri taýýarlamakda artykmaçlyklara eýedir we kremniniň oksidi, kremniý nitridi, polisilikon, kremniý karbidi, galiý nitridi we grafen ýaly inçe filmleri taýýarlamak üçin ulanylyp bilner.
APCVD bilen deňeşdirilende, LPCVD enjamlarynyň pes basyşly reaksiýa gurşawy, reaksiýa kamerasyndaky gazyň ortaça erkin ýoluny we diffuziýa koeffisiýentini ýokarlandyrýar.
Reaksiýa kamerasyndaky reaksiýa gazy we daşaýjy gaz molekulalary gysga wagtyň içinde deň paýlanyp bilner, şeýlelik bilen filmiň galyňlygynyň birmeňzeşligini, garşylygyň birmeňzeşligini we filmiň ädim örtügini ep-esli ýokarlandyrar we reaksiýa gazynyň sarp edilişi hem az bolar. Mundan başga-da, pes basyşly gurşaw gaz maddalarynyň geçiriş tizligini hem çaltlaşdyrýar. Substratdan ýaýradylan hapalar we reaksiýa önümleri reaksiýa zonasyndan araçäk gatlagyndan çalt çykarylyp bilner we reaksiýa gazy reaksiýa üçin substratyň üstüne ýetmek üçin serhet gatlagyndan çalt geçýär, şeýlelik bilen öz-özüni dopmagy netijeli basyp, taýýarlanýar dik geçiş zolaklary bilen ýokary hilli filmler, şeýle hem önümçilik netijeliligini ýokarlandyrýar.
3.8 Plazma güýçlendirilen himiki buglary çöketmek enjamlary
Plazma güýçlendirilen himiki bug çöketligi (PECVD) giňden ulanylýan thin film çökdürmek tehnologiýasy. Plazma prosesinde, gaz prekursory plazmanyň täsiri astynda ionlaşdyrylýar, substratyň ýüzüne ýaýraýar we filmiň ösüşini tamamlamak üçin himiki reaksiýalary başdan geçirýän tolgundyryjy işjeň toparlary emele getirýär.
Plazma öndürmegiň ýygylygyna görä, PECVD-de ulanylýan plazmany iki görnüşe bölmek bolar: radio ýygylyk plazmasy (RF plazma) we mikrotolkun plazmasy (Mikrotolkun plazmasy). Häzirki wagtda bu pudakda ulanylýan radio ýygylygy, adatça, 13.56MHz.
Radio ýygylyk plazmasynyň girizilmegi adatça iki görnüşe bölünýär: kuwwatly birikdirme (CCP) we induktiw birikdirme (ICP). Kuwwatly birikdirme usuly, adatça göni plazma reaksiýa usulydyr; induktiw birikdirme usuly göni plazma usuly ýa-da uzakdaky plazma usuly bolup biler.
Ondarymgeçiriji önümçilik prosesinde, PECVD köplenç metallary ýa-da beýleki temperatura duýgur gurluşlary öz içine alýan substratlarda inçe filmleri ösdürip ýetişdirmek üçin ulanylýar. Mysal üçin, integral zynjyrlaryň arka metal birleşmesi ulgamynda, deslapky işde enjamyň çeşmesi, derwezesi we drena structures gurluşlary emele gelensoň, metal özara baglanyşyk pudagynda inçe filmleriň ösmegi mowzuk bolup durýar. gaty berk ýylylyk býudjet çäklendirmelerine, şonuň üçin adatça plazma kömegi bilen tamamlanýar. Plazma prosesiniň parametrlerini sazlamak bilen, PECVD tarapyndan ösdürilip ýetişdirilen inçe filmiň dykyzlygy, himiki düzümi, haramlygy, mehaniki berkligi we stres parametrleri belli bir çäkde sazlanyp we optimizirlenip bilner.
3.9 Atom gatlagyny ýerleşdirmek enjamlary
Atom gatlagynyň çökdürilmegi (ALD), kwazi-monoatomiki gatlak görnüşinde wagtal-wagtal ösýän inçe film çöketlik tehnologiýasydyr. Onuň häsiýetnamasy, goýlan filmiň galyňlygyny ösüş siklleriniň sanyna gözegçilik etmek arkaly takyk sazlamakdyr. Himiki bug çökdürilişinden (CVD) tapawutlylykda, ALD prosesinde iki (ýa-da has köp) deslapky substratyň üstünden geçýär we seýrek gazyň arassalanmagy bilen täsirli izolýasiýa edilýär.
Iki deslapky himiki reaksiýa bermek üçin gaz fazasynda garyşmaz we duşuşmaz, diňe substratyň üstündäki himiki adsorbsiýa arkaly reaksiýa berer. Her ALD siklinde, substratyň üstünde ýerleşdirilen deslapky mukdar substratyň üstündäki işjeň toparlaryň dykyzlygy bilen baglanyşyklydyr. Substratyň üstündäki reaktiw toparlar tükenende, prekursoryň artykmaçlygy girizilen hem bolsa, substratyň üstünde himiki adsorbsiýa ýüze çykmaz.
Bu reaksiýa prosesi ýerüsti özüni çäklendirýän reaksiýa diýilýär. Bu amal mehanizmi, ALD prosesiniň her siklinde ösen filmiň galyňlygyny hemişelik edýär, şonuň üçin ALD prosesi takyk galyňlygy dolandyrmagyň we film ädimini gowy örtmegiň artykmaçlyklaryna eýe.
3.10 Molekulýar şöhle epitaksi enjamlary
Molekulýar şöhle epitaksiýasy (MBE) ulgamy, aşa ýokary wakuum şertlerinde gyzdyrylan substratyň üstüne belli bir tizlikde sepmek üçin bir ýa-da birnäçe ýylylyk energiýasy atom şöhlelerini ýa-da molekulýar şöhlelerini ulanýan epitaksial enjamy aňladýar we substratyň üstünde adsorb we göçýär. substrat materialyň kristal ok ugry boýunça ýeke-täk hrustal inçe filmleri epitaksial ösdürmek. Adatça, ýylylyk galkany bilen reaktiw peç bilen ýyladyş şertinde şöhle çeşmesi atom şöhlesini ýa-da molekulýar şöhläni emele getirýär we film substrat materialyň kristal ok ugry boýunça gatlak boýunça ösýär.
Onuň häsiýetnamalary pes epitaksial ösüş temperaturasy bolup, galyňlygy, interfeýsi, himiki düzümi we haramlyk konsentrasiýasy atom derejesinde takyk dolandyrylyp bilner. MBE ýarymgeçiriji ultra inçe ýekeje hrustal filmleri taýýarlamakdan dörän hem bolsa, häzirki wagtda ulanylyşy metallar we izolýasiýa dielektrikasy ýaly dürli material ulgamlaryna ýaýrady we III-V, II-VI, kremniý, kremniy germaniý (SiGe) taýýarlap biler ), grafen, oksidler we organiki filmler.
Molekulýar şöhle epitaksiýasy (MBE) ulgamy, esasan, ýokary ýokary vakuum ulgamyndan, molekulýar şöhle çeşmesinden, substraty düzediji we ýyladyş ulgamyndan, nusga geçiriş ulgamyndan, ýerinde gözegçilik ulgamyndan, gözegçilik ulgamyndan we synagdan ybaratdyr. ulgamy.
Wakuum ulgamy vakuum nasoslaryny (mehaniki nasoslar, molekulýar nasoslar, ion nasoslary we kondensasiýa nasoslary we ş.m.) we aşa ýokary wakuum ösüş gurşawyny döredip biljek dürli klapanlary öz içine alýar. Umuman ýetip bolýan vakuum derejesi 10-8-10-11 Torr. Wakuum ulgamynda esasan üç sany vakuum iş otagy bar, mysal üçin sanjym kamerasy, deslapky we ýerüsti derňew kamerasy we ösüş kamerasy.
Nusga sanjym kamerasy, beýleki otaglaryň ýokary wakuum şertlerini üpjün etmek üçin nusgalary daşarky dünýä geçirmek üçin ulanylýar; deslapky we ýerüsti derňew kamerasy sanjym kamerasyny we ösüş kamerasyny birleşdirýär we onuň esasy wezipesi nusgany deslapky işlemekden (substratyň üstüniň doly arassalygyny üpjün etmek üçin ýokary temperatura degrasiýa) we üstünde deslapky derňew geçirmekdir; arassalanan nusga; ösüş kamerasy MBE ulgamynyň esasy bölegi bolup, esasan çeşme peçinden we oňa degişli ýapyk gurnama, nusga dolandyryş konsoly, sowadyş ulgamy, şöhlelendiriji ýokary energiýa elektron difraksiýasy (RHEED) we ýerinde gözegçilik ulgamyndan durýar. . Käbir önümçilik MBE enjamlarynda köp ösüş kamerasynyň konfigurasiýasy bar. MBE enjam gurluşynyň shemasy aşakda görkezilýär:
MBE kremniý materialy ýokary arassa kremnini çig mal hökmünde ulanýar, aşa ýokary vakuum (10-10 ～ 10-11Torr) şertlerinde ösýär we ösüş temperaturasy 600 ～ 900 ℃, Ga (P-tip) we Sb ( N-görnüşi) doping çeşmesi hökmünde. P, As we B ýaly köplenç ulanylýan doping çeşmeleri şöhle çeşmesi hökmünde seýrek ulanylýar, sebäbi bugarmak kyn.
MBE-iň reaksiýa kamerasynda aşa ýokary vakuum gurşawy bar, bu molekulalaryň ortaça erkin ýoluny ýokarlandyrýar we ösýän materialyň üstündäki hapalanmagy we okislenmegi azaldýar. Taýýarlanan epitaksial material gowy ýerüsti morfologiýa we birmeňzeşlige eýe bolup, dürli doping ýa-da dürli material komponentleri bolan köp gatly gurluşa öwrülip bilner.
MBE tehnologiýasy, bir atom gatlagynyň galyňlygy bilen ultra inçe epitaksial gatlaklaryň gaýtalanýan ösüşine ýetýär we epitaksial gatlaklaryň arasyndaky interfeýs dikdir. III-V ýarymgeçirijileriň we beýleki köp komponentli birmeňzeş materiallaryň ösmegine kömek edýär. Häzirki wagtda MBE ulgamy täze nesil mikrotolkun enjamlaryny we optoelektron enjamlaryny öndürmek üçin ösen enjam enjamyna öwrüldi. MBE tehnologiýasynyň kemçilikleri filmiň haýal ösüş depgini, ýokary vakuum talaplary we ýokary enjamlar we enjamlary ulanmak çykdajylarydyr.
3.11 Bug fazasy epitaksi ulgamy
Bug fazasy epitaksi (VPE) ulgamy, gaz birleşmelerini substrata daşaýan we himiki reaksiýalar arkaly substrat bilen birmeňzeş kristal material gatlagyny alýan epitaksial ösüş enjamyna degişlidir. Epitaksial gatlak gomoepitaksial gatlak (Si / Si) ýa-da heteroepitaksial gatlak (SiGe / Si, SiC / Si, GaN / Al2O3 we ş.m.) bolup biler. Häzirki wagtda VPE tehnologiýasy nanomaterial taýýarlamak, güýç enjamlary, ýarymgeçiriji optoelektron enjamlary, gün fotoelektrik enjamlary we integral zynjyrlar ulgamynda giňden ulanyldy.
Adaty VPE atmosfera basyşynyň epitaksiýasyny we peseldilen basyş epitaksiýasyny, aşa ýokary wakuum himiki bug çökdürilmegini, metal organiki himiki bug çökdürilmegini we ş.m. öz içine alýar. VPE tehnologiýasynyň esasy nokatlary reaksiýa kamerasynyň dizaýny, gaz akymynyň tertibi we birmeňzeşligi, temperaturanyň birmeňzeşligi we takyklygy, basyşa gözegçilik we durnuklylyk, bölejikler we kemçiliklere gözegçilik we ş.m.
Häzirki wagtda esasy täjirçilik VPE ulgamlarynyň ösüş ugry uly wafli ýüklemek, doly awtomatiki gözegçilik we temperatura we ösüş prosesine real wagt gözegçilik etmekdir. VPE ulgamlarynyň üç gurluşy bar: dik, keseligine we silindr görnüşli. Heatingyladyş usullary garşylygy ýylatmagy, ýokary ýygylykly induksiýa ýyladyşyny we infragyzyl şöhlelenmegi öz içine alýar.
Häzirki wagtda VPE ulgamlary esasan epitaksial filmiň ösmeginiň we uly wafli ýüklenişiniň gowy birmeňzeş aýratynlyklaryna eýe bolan gorizontal disk gurluşlaryny ulanýarlar. VPE ulgamlary adatça dört bölekden durýar: reaktor, ýyladyş ulgamy, gaz ýoly ulgamy we dolandyryş ulgamy. GaAs we GaN epitaksial filmleriniň ösüş wagty birneme uzyn bolany üçin, induksiýa ýyladyş we garşylykly ýyladyş köplenç ulanylýar. Silikon VPE-de galyň epitaksial filmiň ösüşi esasan induksiýa ýyladyşyny ulanýar; inçe epitaksial filmiň ösüşi, çalt temperaturanyň ýokarlanmagy / düşmegi maksadyna ýetmek üçin infragyzyl ýylylygy ulanýar.
3.12 Suwuk faza epitaksiýa ulgamy
Suwuk faza epitaksiýasy (LPE) ulgamy ösdürilip ýetişdiriljek materialy (Si, Ga, As, Al we ş.m.) we dopantlary (Zn, Te, Sn we ş.m.) eritýän epitaksial ösüş enjamlaryna degişlidir. aşaky eriş nokady bolan metal (Ga, In we ş.m.), şonuň üçin ergin ergin bilen doýup ýa-da supersaturasiýa ediler, soň bolsa ergin bilen ýekeje kristal substrat birleşer we ergin ýuwaş-ýuwaşdan sowadyp, erginçden çökýär we substratyň ýüzüne meňzeş kristal gurluşy we panjarasy bolan kristal material gatlagy ösýär.
LPE usuly Nelson we başgalar tarapyndan teklip edildi. Si inçe filmleri we ýekeje kristal materiallary, şeýle hem III-IV toparlary we simap kadmium telluridi ýaly ýarymgeçiriji materiallary ösdürip ýetişdirmek üçin ulanylýar we dürli optoelektron enjamlaryny, mikrotolkun enjamlaryny, ýarymgeçiriji enjamlary we gün öýjüklerini öndürmek üçin ulanylýar. .
——————————————————————————————————————— ———————————-
“Semicera” üpjün edip bilergrafit bölekleri, ýumşak / gaty duýuldy, kremniniň karbid bölekleri, CVD kremniy karbid bölekleri, weSiC / TaC örtükli böleklerbilen 30 günüň içinde.
Aboveokardaky ýarymgeçiriji önümler bilen gyzyklanýan bolsaňyz,ilkinji gezek biziň bilen habarlaşmakdan çekinmäň.
Telefon: + 86-13373889683
WhatsAPP: + 86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Iş wagty: Awgust-31-2024