1. Увод
Процес везивања супстанци (сировина) на површину супстратних материјала физичким или хемијским методама назива се раст танког филма.
Према различитим принципима рада, таложење танког филма интегрисаног кола може се поделити на:
-Физичко таложење паре (ПВД);
- Хемијско таложење паре (ЦВД);
-Продужетак.
2. Процес раста танког филма
2.1 Процес физичког таложења паре и распршивања
Процес физичког таложења паре (ПВД) се односи на употребу физичких метода као што су вакуумско испаравање, распршивање, облагање плазмом и епитаксија молекуларним снопом да би се формирао танак филм на површини плочице.
У ВЛСИ индустрији, најраспрострањенија ПВД технологија је распршивање, које се углавном користи за електроде и металне интерконекције интегрисаних кола. Распршивање је процес у коме се ретки гасови [као што је аргон (Ар)] јонизују у јоне (као што је Ар+) под дејством спољашњег електричног поља у условима високог вакуума, и бомбардују извор материјала под високим напоном, избацивање атома или молекула циљног материјала, а затим долазак на површину плочице да би се формирао танак филм након процеса лета без судара. Ар има стабилна хемијска својства, а његови јони неће реаговати хемијски са циљним материјалом и филмом. Како чипови интегрисаног кола улазе у еру међуповезивања бакра од 0,13 μм, слој материјала бакрене баријере користи филм од титанијум нитрида (ТиН) или тантал нитрида (ТаН). Потражња за индустријском технологијом подстакла је истраживање и развој технологије распршивања хемијском реакцијом, односно у комори за распршивање, поред Ар, постоји и реактивни гасни азот (Н2), тако да се Ти или Та бомбардују из циљни материјал Ти или Та реагује са Н2 да би створио потребан ТиН или ТаН филм.
Постоје три најчешће коришћене методе распршивања, а то су ДЦ распршивање, РФ распршивање и магнетронско распршивање. Како интеграција интегрисаних кола наставља да расте, број слојева вишеслојног металног ожичења се повећава, а примена ПВД технологије постаје све обимнија. ПВД материјали укључују Ал-Си, Ал-Цу, Ал-Си-Цу, Ти, Та, Цо, ТиН, ТаН, Ни, ВСи2, итд.
ПВД и процеси распршивања се обично завршавају у високо затвореној реакционој комори са степеном вакуума од 1×10-7 до 9×10-9 Торр, што може да обезбеди чистоћу гаса током реакције; у исто време, потребан је екстерни високи напон да јонизује ретки гас да би се створио довољно висок напон за бомбардовање мете. Главни параметри за процену процеса ПВД и распршивања укључују количину прашине, као и вредност отпора, униформност, дебљину рефлексивности и напрезање формираног филма.
2.2 Процес хемијског таложења и распршивања
Хемијско таложење паре (ЦВД) се односи на процесну технологију у којој различити гасовити реактанти са различитим парцијалним притисцима реагују хемијски на одређеној температури и притиску, а генерисане чврсте супстанце се таложе на површину материјала супстрата да би се добила жељена танка. филм. У традиционалном процесу производње интегрисаних кола, добијени танкослојни материјали су углавном једињења као што су оксиди, нитриди, карбиди или материјали као што су поликристални силицијум и аморфни силицијум. Селективни епитаксијални раст, који се чешће користи након 45нм чвора, као што је изворни и одводни СиГе или Си селективни епитаксијални раст, такође је ЦВД технологија.
Ова технологија може наставити да формира монокристалне материјале истог типа или сличне оригиналној решетки на монокристалној подлози од силицијума или других материјала дуж оригиналне решетке. ЦВД се широко користи у расту изолационих диелектричних филмова (као што су СиО2, Си3Н4 и СиОН, итд.) и металних филмова (као што је волфрам, итд.).
Генерално, према класификацији притиска, ЦВД се може поделити на хемијско таложење паре под атмосферским притиском (АПЦВД), хемијско таложење паре под атмосферским притиском (САПЦВД) и хемијско таложење паре ниског притиска (ЛПЦВД).
Према класификацији температуре, ЦВД се може поделити на високотемпературно/нискотемпературно хемијско таложење оксидног филма (ХТО/ЛТО ЦВД) и брзо термичко хемијско таложење паре (Рапид Тхермал ЦВД, РТЦВД);
Према извору реакције, ЦВД се може поделити на ЦВД на бази силана, ЦВД на бази полиестера (ЦВД на бази ТЕОС) и таложење металних органских хемијских пара (МОЦВД);
Према енергетској класификацији, ЦВД се може поделити на термичко хемијско таложење паре (Тхермал ЦВД), плазма побољшано хемијско таложење паре (Пласма Енханцед ЦВД, ПЕЦВД) и високо густину плазма хемијско таложење паре (Хигх Денсити Пласма ЦВД, ХДПЦВД). Недавно је такође развијено течно хемијско таложење паре (Фловабле ЦВД, ФЦВД) са одличном способношћу попуњавања празнина.
Различити филмови узгојени у ЦВД-у имају различита својства (као што су хемијски састав, диелектрична константа, напетост, напон и пробојни напон) и могу се користити одвојено у складу са различитим захтевима процеса (као што су температура, степен покривености, захтеви за пуњење, итд.).
2.3 Процес таложења атомског слоја
Депозиција атомског слоја (АЛД) се односи на таложење атома слој по слој на материјалу супстрата узгајањем једног атомског филма слој по слој. Типичан АЛД усваја методу уношења гасовитих прекурсора у реактор на наизменични импулсни начин.
На пример, прво, претходник реакције 1 се уноси у површину супстрата, а након хемијске адсорпције, један атомски слој се формира на површини супстрата; затим се прекурсор 1 који остаје на површини супстрата иу реакционој комори испумпава ваздушном пумпом; затим се реакциони прекурсор 2 уноси у површину супстрата и хемијски реагује са прекурсором 1 адсорбованим на површини супстрата да би се створио одговарајући танкослојни материјал и одговарајуће нуспроизводе на површини супстрата; када прекурсор 1 реагује у потпуности, реакција ће се аутоматски прекинути, што је самоограничавајућа карактеристика АЛД, а затим се преостали реактанти и нуспроизводи екстрахују да би се припремили за следећу фазу раста; непрекидним понављањем горе наведеног процеса, може се постићи таложење танкослојних материјала израслих слој по слој са појединачним атомима.
И АЛД и ЦВД су начини увођења гасовитих извора хемијске реакције да хемијски реагују на површини супстрата, али разлика је у томе што гасовити реакциони извор ЦВД-а нема карактеристику самоограничавања раста. Може се видети да је кључ за развој АЛД технологије проналажење прекурсора са самоограничавајућим реакционим својствима.
2.4 Епитаксијални процес
Епитаксијални процес се односи на процес узгоја потпуно уређеног монокристалног слоја на подлози. Уопштено говорећи, епитаксијални процес је узгој кристалног слоја са истом оријентацијом решетке као оригинални супстрат на супстрату од једног кристала. Епитаксијални процес се широко користи у производњи полупроводника, као што су епитаксијалне силиконске плочице у индустрији интегрисаних кола, уграђени извор и одвод епитаксијални раст МОС транзистора, епитаксијални раст на ЛЕД подлогама итд.
Према различитим фазним стањима извора раста, епитаксијалне методе раста се могу поделити на епитаксију чврсте фазе, епитаксију течне фазе и епитаксију у парној фази. У производњи интегрисаних кола, најчешће коришћене епитаксијалне методе су епитаксија чврсте фазе и епитаксија у парној фази.
Епитаксија у чврстој фази: односи се на раст једног слоја кристала на супстрату помоћу чврстог извора. На пример, термичко жарење након имплантације јона је заправо процес епитаксије чврсте фазе. Током имплантације јона, атоми силицијума у силицијумској плочици су бомбардовани високоенергетским имплантираним јонима, остављајући своје првобитне положаје решетке и постају аморфни, формирајући површински аморфни силицијумски слој. Након термичког жарења на високој температури, аморфни атоми се враћају на своје положаје решетке и остају у складу са оријентацијом атома кристала унутар супстрата.
Методе раста епитаксије у парној фази укључују хемијску епитаксију у парној фази, епитаксију молекуларног снопа, епитаксију атомског слоја, итд. У производњи интегрисаних кола, хемијска епитаксија у парној фази се најчешће користи. Принцип хемијске епитаксије у парној фази је у основи исти као и код хемијског таложења паре. Оба су процеси који таложе танке филмове хемијском реакцијом на површини плочица након мешања гаса.
Разлика је у томе што епитаксија хемијске парне фазе расте у једном слоју кристала, она има веће захтеве за садржај нечистоћа у опреми и чистоћу површине плочице. Рани хемијски процес епитаксијалног силицијума у парној фази треба да се изведе у условима високе температуре (више од 1000°Ц). Са побољшањем процесне опреме, посебно усвајањем технологије коморе за вакумску измјену, чистоћа шупљине опреме и површине силицијумске плочице је знатно побољшана, а епитаксија силикона се може изводити на нижој температури (600-700°). Ц). Процес епитаксијалне силиконске плочице је стварање слоја монокристалног силицијума на површини силицијумске плочице.
У поређењу са оригиналним силицијумским супстратом, епитаксијални силицијумски слој има већу чистоћу и мање дефекта решетке, чиме се побољшава принос производње полупроводника. Поред тога, дебљина раста и концентрација допинга епитаксијалног силицијумског слоја узгојеног на силицијумској плочици могу се флексибилно дизајнирати, што доноси флексибилност дизајну уређаја, као што је смањење отпорности подлоге и побољшање изолације супстрата. Епитаксијални процес уграђеног извора и одвода је технологија која се широко користи у чворовима напредне логичке технологије.
Односи се на процес епитаксијално растућег допираног германијум силицијума или силицијума у регионима извора и одвода МОС транзистора. Главне предности увођења епитаксијалног процеса уграђеног извора-дрена укључују: раст псеудокристалног слоја који садржи напрезање услед адаптације решетке, побољшање мобилности носача канала; Ин-ситу допирање извора и дрена може смањити отпорност на паразите споја извор-дрејн и смањити дефекте високоенергетске имплантације јона.
3. опрема за раст танког филма
3.1 Опрема за вакуумско испаравање
Вакуумско испаравање је метода премазивања која загрева чврсте материјале у вакуумској комори да би се изазвало њихово испаравање, испаравање или сублимација, а затим кондензовање и таложење на површини материјала супстрата на одређеној температури.
Обично се састоји од три дела, а то су вакуумски систем, систем испаравања и систем грејања. Вакум систем се састоји од вакуумских цеви и вакуум пумпи, а његова главна функција је да обезбеди квалификовано вакуумско окружење за испаравање. Систем за испаравање се састоји од табеле за испаравање, компоненте за грејање и компоненте за мерење температуре.
Циљни материјал који треба да се испари (као што је Аг, Ал, итд.) ставља се на сто за испаравање; компонента за мерење грејања и температуре је систем затворене петље који се користи за контролу температуре испаравања како би се обезбедило несметано испаравање. Систем грејања се састоји од вафла и грејне компоненте. Фаза плочице се користи за постављање подлоге на коју треба испарити танак филм, а компонента за грејање се користи за реализацију загревања подлоге и контролу повратне информације мерења температуре.
Вакуумско окружење је веома важан услов у процесу вакуумског испаравања, који је повезан са брзином испаравања и квалитетом филма. Ако степен вакуума не испуњава услове, испарени атоми или молекули ће се често сударати са заосталим молекулима гаса, чинећи њихов средњи слободни пут мањим, а атоми или молекули ће се озбиљно распршити, мењајући тако смер кретања и смањујући филм. стопа формирања.
Поред тога, због присуства молекула гаса заостале нечистоће, депоновани филм је озбиљно контаминиран и лошег квалитета, посебно када брзина пораста притиска у комори не испуњава стандард и постоји цурење, ваздух ће процурити у вакуумску комору , што ће озбиљно утицати на квалитет филма.
Структурне карактеристике опреме за вакуумско испаравање одређују да је уједначеност премаза на подлогама великих димензија лоша. Да би се побољшала његова униформност, генерално се примењује метод повећања растојања између извора и супстрата и ротације супстрата, али повећање растојања између извора и супстрата ће жртвовати брзину раста и чистоћу филма. Истовремено, због повећања вакуумског простора, смањује се стопа искоришћења испареног материјала.
3.2 ДЦ опрема за физичко таложење паре
Физичко таложење паре једносмерне струје (ДЦПВД) је такође познато као катодно распршивање или двостепено двостепено распршивање у вакууму. Циљни материјал вакуумског једносмерног распршивања се користи као катода, а супстрат се користи као анода. Вакуумско распршивање је формирање плазме јонизацијом процесног гаса.
Наелектрисане честице у плазми се убрзавају у електричном пољу да би добиле одређену количину енергије. Честице са довољно енергије бомбардују површину циљног материјала, тако да се циљни атоми распршују; распршени атоми са одређеном кинетичком енергијом крећу се према супстрату и формирају танак филм на површини супстрата. Гас који се користи за распршивање је генерално редак гас, као што је аргон (Ар), тако да филм формиран прскањем неће бити контаминиран; поред тога, атомски радијус аргона је погоднији за распршивање.
Величина честица за распршивање мора бити блиска величини циљних атома који се распршују. Ако су честице превелике или премале, не може се формирати ефикасно распршивање. Поред фактора величине атома, фактор масе атома ће такође утицати на квалитет прскања. Ако је извор честица распршивања превише лаган, циљни атоми неће бити распршени; ако су честице прскања претешке, мета ће бити „савијена“ и мета неће бити распршена.
Циљни материјал који се користи у ДЦПВД-у мора бити проводник. То је зато што када јони аргона у процесном гасу бомбардују циљни материјал, они ће се рекомбиновати са електронима на површини циљног материјала. Када је циљни материјал проводник као што је метал, електрони потрошени овом рекомбинацијом се лакше допуњују напајањем и слободним електронима у другим деловима циљног материјала путем електричне проводљивости, тако да површина циљног материјала као целина остаје негативно наелектрисана и распршивање се одржава.
Напротив, ако је циљни материјал изолатор, након што се електрони на површини циљног материјала рекомбинују, слободни електрони у другим деловима циљног материјала не могу се допунити електричном проводношћу, па ће се чак и позитивни наелектрисања акумулирати на површине циљног материјала, што доводи до пораста потенцијала циљног материјала, а негативно наелектрисање циљног материјала је ослабљено док не нестане, што на крају доводи до престанка прскања.
Стога, да би изолациони материјали били употребљиви и за прскање, неопходно је пронаћи другу методу прскања. Распршивање радио фреквенцијама је метода распршивања која је погодна и за проводне и за непроводне мете.
Још један недостатак ДЦПВД-а је висок напон паљења и снажно бомбардовање електрона на подлогу. Ефикасан начин за решавање овог проблема је коришћење магнетронског распршивања, тако да је магнетронско распршивање заиста од практичне вредности у области интегрисаних кола.
3.3 РФ опрема за физичко таложење паре
Радиофреквентно физичко таложење паре (РФПВД) користи снагу радио фреквенције као извор побуде и представља ПВД метод погодан за различите металне и неметалне материјале.
Уобичајене фреквенције РФ напајања које се користи у РФПВД-у су 13,56МХз, 20МХз и 60МХз. Позитивни и негативни циклуси РФ напајања се појављују наизменично. Када је ПВД циљ у позитивном полуциклусу, јер је циљна површина у позитивном потенцијалу, електрони у процесној атмосфери ће тећи до циљне површине да неутралишу позитивно наелектрисање акумулирано на његовој површини, па чак и наставити да акумулирају електроне, чинећи његову површину негативно пристрасном; када је мета за распршивање у негативном полуциклусу, позитивни јони ће се померити према мети и делимично неутралисати на површини мете.
Најкритичније је да је брзина кретања електрона у РФ електричном пољу много већа од брзине кретања позитивних јона, док је време позитивног и негативног полуциклуса исто, па ће након комплетног циклуса циљна површина бити „нето“ негативно наелектрисана. Стога, у првих неколико циклуса, негативно наелектрисање површине мете показује тренд раста; након тога циљна површина достиже стабилан негативни потенцијал; након тога, пошто негативно наелектрисање мете има одбојно дејство на електроне, количина позитивних и негативних наелектрисања које прима циљна електрода тежи да се уравнотежи, а мета представља стабилно негативно наелектрисање.
Из наведеног процеса се види да процес формирања негативног напона нема никакве везе са својствима самог циљног материјала, тако да РФПВД метода не само да може да реши проблем прскања изолационих мета, већ је и добро компатибилна. са конвенционалним метама од металног проводника.
3.4 Опрема за распршивање магнета
Магнетронско распршивање је ПВД метода која додаје магнете на полеђину мете. Додати магнети и систем напајања једносмерном струјом (или АЦ напајањем) чине извор магнетронског распршивања. Извор распршивања се користи за формирање интерактивног електромагнетног поља у комори, хватање и ограничавање опсега кретања електрона у плазми унутар коморе, продужење путање кретања електрона и на тај начин повећава концентрацију плазме и на крају постиже више таложење.
Поред тога, пошто је више електрона везано близу површине мете, бомбардовање супстрата електронима је смањено, а температура супстрата је смањена. У поређењу са ДЦПВД технологијом са равним плочама, једна од најочигледнијих карактеристика магнетронске технологије физичког таложења паре је да је напон пражњења паљења нижи и стабилнији.
Због своје веће концентрације у плазми и већег приноса прскања, може постићи одличну ефикасност таложења, контролу дебљине таложења у великом опсегу величина, прецизну контролу састава и нижи напон паљења. Стога је магнетронско распршивање у доминантној позицији у тренутном металном филму ПВД. Најједноставнији дизајн извора магнетронског распршивања је постављање групе магнета на полеђину равне мете (изван вакуумског система) како би се генерисало магнетно поље паралелно са површином мете у локалном подручју на површини мете.
Ако се постави трајни магнет, његово магнетно поље је релативно фиксирано, што резултира релативно фиксном дистрибуцијом магнетног поља на циљној површини у комори. Само материјали у одређеним областима мете се распршују, стопа искоришћења циља је ниска, а униформност припремљеног филма је лоша.
Постоји извесна вероватноћа да ће се распршене честице метала или другог материјала таложити назад на циљну површину, агрегирајући на тај начин у честице и формирајући дефектну контаминацију. Стога, комерцијални извори магнетронског распршивања углавном користе дизајн ротирајућих магнета за побољшање униформности филма, стопе искоришћења циља и потпуног распршивања циља.
Кључно је уравнотежити ова три фактора. Ако се балансом не рукује добро, то може резултирати добром уједначеношћу филма уз значајно смањење стопе искоришћења циља (скраћивање животног века циља) или неуспеха да се постигне потпуно распршивање циља или потпуна корозија циља, што ће изазвати проблеме са честицама током прскања процес.
У магнетрон ПВД технологији, потребно је узети у обзир механизам кретања ротирајућег магнета, облик мете, систем за хлађење мете и извор распршивања магнетрона, као и функционалну конфигурацију базе која носи плочицу, као што је адсорпција плочице и контрола температуре. У ПВД процесу, температура плочице се контролише да би се добила потребна кристална структура, величина зрна и оријентација, као и стабилност перформанси.
Пошто је за провођење топлоте између полеђине плочице и површине основе потребан одређени притисак, обично реда величине неколико Торр, а радни притисак коморе је обично реда неколико мТорр, притисак на полеђину облатне је много већи од притиска на горњој површини облатне, тако да је потребна механичка стезна глава или електростатичка стезна глава за позиционирање и ограничавање облатне.
Механичка стезна глава се ослања на сопствену тежину и ивицу плочице да би постигла ову функцију. Иако има предности једноставне структуре и неосетљивости на материјал обланде, ефекат ивице је очигледан, што не погодује стриктној контроли честица. Због тога је постепено замењен електростатичком стезном главом у процесу производње ИЦ.
За процесе који нису посебно осетљиви на температуру, такође се може користити неадсорпциона метода полица без контакта са ивицама (без разлике у притиску између горње и доње површине плочице). Током ПВД процеса, облога коморе и површина делова у контакту са плазмом ће бити депоновани и покривени. Када дебљина нанесеног филма пређе границу, филм ће пуцати и ољуштити се, узрокујући проблеме са честицама.
Стога је површинска обрада делова као што је облога кључна за проширење ове границе. Пескарење површине и прскање алуминијума су две најчешће коришћене методе, чија је сврха повећање храпавости површине како би се ојачала веза између филма и површине облоге.
3.5 Опрема за јонизацију физичког таложења паром
Уз континуирани развој технологије микроелектронике, величине карактеристика постају све мање и мање. Пошто ПВД технологија не може да контролише правац таложења честица, способност ПВД-а да уђе кроз рупе и уске канале са високим односом ширине и висине је ограничена, што чини проширену примену традиционалне ПВД технологије све изазовнијом. У ПВД процесу, како се однос ширине и висине жлеба пора повећава, покривеност на дну се смањује, формирајући структуру налик на надстрешницу у горњем углу и формирајући најслабије покривеност у доњем углу.
Технологија јонизованог физичког таложења паре развијена је да реши овај проблем. Прво плазматизује атоме метала распршене са мете на различите начине, а затим прилагођава напон пристрасности напуњен на плочицу да контролише правац и енергију металних јона како би се добио стабилан усмерен ток металних јона за припрему танког филма, чиме се побољшава покривеност дна степеница високог односа ширине и висине кроз рупе и уске канале.
Типична карактеристика технологије јонизоване металне плазме је додавање намотаја радио фреквенције у комори. Током процеса, радни притисак коморе се одржава на релативно високом стању (5 до 10 пута већи од нормалног радног притиска). Током ПВД-а, радиофреквентни калем се користи за генерисање другог региона плазме, у коме концентрација аргонске плазме расте са повећањем снаге радио фреквенције и притиска гаса. Када атоми метала распршени из мете прођу кроз ову област, они ступају у интеракцију са аргонском плазмом високе густине да би формирали металне јоне.
Примена РФ извора на носач плочице (као што је електростатичка стезна глава) може повећати негативну пристрасност на плочици да би привукла позитивне јоне метала на дно жлеба пора. Овај усмерени ток металних јона окомито на површину плочице побољшава покривеност дна степеница пора са високим односом ширине и уских канала.
Негативна пристрасност примењена на плочицу такође узрокује да јони бомбардују површину плочице (обрнуто распршивање), што слаби структуру која се налази изнад отвора жлеба пора и распршује филм који се налази на дну на бочне зидове у угловима дна пора. жлеб, чиме се повећава покривеност корака на угловима.
3.6 Опрема за хемијско таложење паре под атмосферским притиском
Опрема за хемијско таложење паре под атмосферским притиском (АПЦВД) се односи на уређај који распршује гасовити реакциони извор константном брзином на површину загрејане чврсте подлоге у окружењу са притиском близу атмосферског притиска, узрокујући да извор реакције хемијски реагује на површину супстрата, а производ реакције се депонује на површину супстрата да би се формирао танак филм.
АПЦВД опрема је најранија ЦВД опрема и још увек се широко користи у индустријској производњи и научним истраживањима. АПЦВД опрема се може користити за припрему танких филмова као што су монокристални силицијум, поликристални силицијум, силицијум диоксид, цинк оксид, титанијум диоксид, фосфосиликатно стакло и борофосфосиликатно стакло.
3.7 Опрема за хемијско таложење паре ниског притиска
Опрема за хемијско таложење паре ниског притиска (ЛПЦВД) се односи на опрему која користи гасовите сировине да хемијски реагује на површини чврсте подлоге под загрејаном (350-1100°Ц) и окружењем ниског притиска (10-100 мТорр), и реактанти се таложе на површину супстрата и формирају танак филм. ЛПЦВД опрема је развијена на бази АПЦВД да би се побољшао квалитет танких филмова, побољшала униформност дистрибуције карактеристичних параметара као што су дебљина филма и отпорност и побољшала ефикасност производње.
Његова главна карактеристика је да у окружењу топлотног поља ниског притиска, процесни гас реагује хемијски на површини подлоге плочице, а производи реакције се таложе на површини супстрата да формирају танак филм. ЛПЦВД опрема има предности у припреми висококвалитетних танких филмова и може се користити за припрему танких филмова као што су силицијум оксид, силицијум нитрид, полисилицијум, силицијум карбид, галијум нитрид и графен.
У поређењу са АПЦВД, реакционо окружење ниског притиска ЛПЦВД опреме повећава средњи слободни пут и коефицијент дифузије гаса у реакционој комори.
Реакциони гас и молекули носећег гаса у реакционој комори могу се равномерно распоредити за кратко време, чиме се у великој мери побољшава униформност дебљине филма, уједначеност отпорности и степен покривености филма, а потрошња реакционог гаса је такође мала. Поред тога, окружење ниског притиска такође убрзава брзину преноса гасних супстанци. Нечистоће и нуспродукти реакције дифундирани из супстрата могу се брзо извући из реакционе зоне кроз гранични слој, а реакциони гас брзо пролази кроз гранични слој да би стигао до површине супстрата за реакцију, чиме се ефикасно сузбија самодопирање, припрема висококвалитетни филмови са стрмим прелазним зонама, а такође и побољшање ефикасности производње.
3.8 Опрема за хемијско таложење помоћу плазме побољшана
Плазма побољшано хемијско таложење паре (ПЕЦВД) је широко коришћена тхин технологија таложења филма. Током процеса плазме, гасовити прекурсор се јонизује под дејством плазме да би се формирале побуђене активне групе, које дифундују на површину супстрата, а затим пролазе кроз хемијске реакције да доврше раст филма.
Према учесталости генерисања плазме, плазма која се користи у ПЕЦВД-у може се поделити на два типа: радиофреквентна плазма (РФ плазма) и микроталасна плазма (Мицроваве плазма). Тренутно, радио фреквенција која се користи у индустрији је углавном 13,56МХз.
Увођење радиофреквентне плазме обично се дели на два типа: капацитивна спрега (ЦЦП) и индуктивна спрега (ИЦП). Метода капацитивног спајања је обично метода директне плазма реакције; док метода индуктивне спреге може бити директна метода плазме или метода даљинске плазме.
У процесима производње полупроводника, ПЕЦВД се често користи за узгој танких филмова на подлогама које садрже метале или друге структуре осетљиве на температуру. На пример, у области позадинског металног међусобног повезивања интегрисаних кола, пошто су изворне, гејт и дренажне структуре уређаја формиране у фронт-енд процесу, подлеже расту танких филмова у области металне интерконекције. до веома строгих термичких буџетских ограничења, тако да се обично завршава уз помоћ плазме. Подешавањем параметара процеса плазме, густина, хемијски састав, садржај нечистоћа, механичка жилавост и параметри напона танког филма узгојеног ПЕЦВД-ом могу се подесити и оптимизовати унутар одређеног опсега.
3.9 Опрема за таложење атомског слоја
Таложење атомским слојем (АЛД) је технологија таложења танког филма која периодично расте у облику квази-моноатомског слоја. Његова карактеристика је да се дебљина нанесеног филма може прецизно подесити контролом броја циклуса раста. За разлику од процеса хемијског таложења паре (ЦВД), два (или више) прекурсора у АЛД процесу наизменично пролазе кроз површину супстрата и ефикасно су изоловани прочишћавањем ретког гаса.
Два прекурсора се неће мешати и срести у гасној фази да би хемијски реаговали, већ реагују само путем хемијске адсорпције на површини супстрата. У сваком циклусу АЛД, количина прекурсора адсорбованог на површини супстрата је повезана са густином активних група на површини супстрата. Када се реактивне групе на површини супстрата исцрпе, чак и ако се унесе вишак прекурсора, хемијска адсорпција се неће догодити на површини супстрата.
Овај процес реакције се назива површинска самоограничавајућа реакција. Овај процесни механизам чини дебљину филма који се узгаја у сваком циклусу АЛД процеса константном, тако да АЛД процес има предности прецизне контроле дебљине и добре покривености корака филма.
3.10 Опрема за епитаксију молекуларног зрака
Епитаксија молекуларним снопом (МБЕ) се односи на епитаксијални уређај који користи један или више атомских снопова топлотне енергије или молекуларних снопова за распршивање на загрејану површину подлоге одређеном брзином у условима ултра високог вакуума, и адсорбује и мигрира на површини супстрата. за епитаксијално узгајање танких филмова од једног кристала дуж правца кристалне осе материјала супстрата. Генерално, под условима загревања помоћу млазне пећи са топлотним штитом, извор снопа формира атомски сноп или молекуларни сноп, а филм расте слој по слој дуж правца кристалне осе материјала супстрата.
Његове карактеристике су ниска епитаксијална температура раста, а дебљина, интерфејс, хемијски састав и концентрација нечистоћа могу се прецизно контролисати на атомском нивоу. Иако МБЕ потиче од припреме полупроводничких ултра танких монокристалних филмова, његова примена се сада проширила на различите системе материјала као што су метали и изолациони диелектрици, и може да припреми ИИИ-В, ИИ-ВИ, силицијум, силицијум германијум (СиГе ), графен, оксиди и органски филмови.
Систем епитаксије молекуларног снопа (МБЕ) се углавном састоји од система ултра-високог вакуума, извора молекулског снопа, система за фиксирање супстрата и грејања, система за пренос узорака, система за праћење на лицу места, контролног система и теста система.
Вакум систем укључује вакуум пумпе (механичке пумпе, молекуларне пумпе, јонске пумпе и кондензационе пумпе, итд.) и разне вентиле, који могу створити окружење за раст ултра високог вакуума. Генерално достижни степен вакуума је 10-8 до 10-11 Торр. Вакум систем углавном има три вакуумске радне коморе, односно комору за убризгавање узорка, комору за претходну обраду и анализу површине и комору за раст.
Комора за убризгавање узорака се користи за пренос узорака у спољашњи свет како би се осигурали услови високог вакуума у другим коморама; комора за предтретман и анализу површине повезује комору за убризгавање узорка и комору за раст, а њена главна функција је претходна обрада узорка (дегазирање на високој температури како би се обезбедила потпуна чистоћа површине супстрата) и извођење прелиминарне анализе површине на очишћени узорак; комора за раст је основни део МБЕ система, углавном састављен од изворне пећи и њеног одговарајућег склопа затварача, контролне конзоле узорка, система за хлађење, рефлексијске дифракције електрона високе енергије (РХЕЕД) и система за надзор на лицу места . Нека производна МБЕ опрема има више конфигурација комора за раст. Шематски дијаграм структуре МБЕ опреме је приказан у наставку:
МБЕ силицијумског материјала користи силицијум високе чистоће као сировину, расте у условима ултра-високог вакуума (10-10～10-11 Торр), а температура раста је 600～900℃, са Га (П-тип) и Сб ( Н-тип) као извори допинга. Често коришћени извори допинга као што су П, Ас и Б ретко се користе као извори зрака јер их је тешко испарити.
Реакциона комора МБЕ има окружење ултра високог вакуума, што повећава средњи слободни пут молекула и смањује контаминацију и оксидацију на површини материјала за узгој. Припремљени епитаксијални материјал има добру површинску морфологију и униформност и може се направити у вишеслојну структуру са различитим допингом или различитим компонентама материјала.
МБЕ технологија постиже поновљени раст ултра танких епитаксијалних слојева са дебљином једног атомског слоја, а интерфејс између епитаксијалних слојева је стрм. Промовише раст ИИИ-В полупроводника и других вишекомпонентних хетерогених материјала. Тренутно је систем МБЕ постао напредна процесна опрема за производњу нове генерације микроталасних уређаја и оптоелектронских уређаја. Недостаци МБЕ технологије су спора стопа раста филма, високи захтеви за вакуумом и високи трошкови коришћења опреме и опреме.
3.11 Систем за епитаксију у парној фази
Систем епитаксије парне фазе (ВПЕ) се односи на епитаксијални уређај за раст који транспортује гасовита једињења до супстрата и добија слој од једног кристалног материјала са истим распоредом решетке као и супстрат путем хемијских реакција. Епитаксијални слој може бити хомоепитаксијални слој (Си/Си) или хетероепитаксијални слој (СиГе/Си, СиЦ/Си, ГаН/Ал2О3, итд.). Тренутно, ВПЕ технологија се широко користи у областима припреме наноматеријала, енергетских уређаја, полупроводничких оптоелектронских уређаја, соларних фотонапонских уређаја и интегрисаних кола.
Типични ВПЕ укључује епитаксију атмосферског притиска и епитаксију сниженог притиска, ултрависоки вакуум хемијско таложење паре, метално органско хемијско таложење паре, итд. Кључне тачке у ВПЕ технологији су дизајн реакционе коморе, режим и униформност протока гаса, уједначеност температуре и контрола прецизности, контрола притиска и стабилности, контрола честица и дефеката итд.
Тренутно, правац развоја мејнстрим комерцијалних ВПЕ система је велико оптерећење на плочицу, потпуно аутоматска контрола и праћење температуре и процеса раста у реалном времену. ВПЕ системи имају три структуре: вертикалну, хоризонталну и цилиндричну. Методе грејања укључују отпорно грејање, високофреквентно индукционо грејање и грејање инфрацрвеним зрачењем.
Тренутно, ВПЕ системи углавном користе хоризонталне диск структуре, које имају карактеристике добре униформности раста епитаксијалног филма и великог оптерећења плочице. ВПЕ системи се обично састоје од четири дела: реактор, систем грејања, систем гасног пута и контролни систем. Пошто је време раста ГаАс и ГаН епитаксијалних филмова релативно дуго, углавном се користе индукционо грејање и отпорно загревање. У силицијум ВПЕ, раст дебелог епитаксијалног филма углавном користи индукционо грејање; раст танког епитаксијалног филма углавном користи инфрацрвено загревање да би се постигла сврха брзог пораста/пада температуре.
3.12 Систем за епитаксију течне фазе
Систем течне фазе епитаксије (ЛПЕ) се односи на епитаксијалну опрему за раст која раствара материјал који се узгаја (као што су Си, Га, Ас, Ал, итд.) и додатке (као што су Зн, Те, Сн, итд.) у метал са нижом тачком топљења (као што су Га, Ин, итд.), тако да је раствор засићен или презасићен у растварачу, а затим је монокристална подлога у контакту са раствором, а раствор се исталожи из растварача помоћу постепено се хлади, а на површини супстрата расте слој кристалног материјала са кристалном структуром и константом решетке сличној оној у супстрату.
ЛПЕ метод су предложили Нелсон ет ал. 1963. Користи се за узгој Си танких филмова и монокристалних материјала, као и полупроводничких материјала као што су ИИИ-ИВ групе и живин кадмијум телурид, а може се користити за израду различитих оптоелектронских уређаја, микроталасних уређаја, полупроводничких уређаја и соларних ћелија. .
—————————————————————————————————————————————————— ————————————
Семицера може да обезбедиграфитних делова, мекани/чврсти филц, делови од силицијум карбида, ЦВД делови од силицијум карбида, иСиЦ/ТаЦ обложени деловиса за 30 дана.
Ако сте заинтересовани за горе наведене полупроводничке производе,молимо не оклевајте да нас контактирате први пут.
Тел: +86-13373889683
ВхатсАПП: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Време поста: 31.08.2024