1. Rhagymadrodd
Gelwir y broses o atodi sylweddau (deunyddiau crai) i wyneb deunyddiau swbstrad trwy ddulliau ffisegol neu gemegol yn dwf ffilm tenau.
Yn ôl gwahanol egwyddorion gweithio, gellir rhannu dyddodiad ffilm tenau cylched integredig yn:
-Dadodiad Anwedd Corfforol (PVD);
-Dadodiad Anwedd Cemegol (CVD);
-Estyniad.
2. Proses Twf Ffilm Tenau
2.1 Dyddodiad anwedd corfforol a'r broses sputtering
Mae'r broses dyddodiad anwedd corfforol (PVD) yn cyfeirio at y defnydd o ddulliau ffisegol megis anweddiad gwactod, sputtering, cotio plasma ac epitaxy trawst moleciwlaidd i ffurfio ffilm denau ar wyneb wafer.
Yn y diwydiant VLSI, y dechnoleg PVD a ddefnyddir fwyaf yw sputtering, a ddefnyddir yn bennaf ar gyfer electrodau a rhyng-gysylltiadau metel cylchedau integredig. Mae sbuttering yn broses lle mae nwyon prin [fel argon (Ar)] yn cael eu ïoneiddio'n ïonau (fel Ar +) o dan weithrediad maes trydan allanol o dan amodau gwactod uchel, ac yn peledu'r ffynhonnell darged ddeunydd o dan amgylchedd foltedd uchel, curo atomau neu foleciwlau o'r deunydd targed, ac yna cyrraedd wyneb y wafer i ffurfio ffilm denau ar ôl proses hedfan di-wrthdrawiad. Mae gan Ar briodweddau cemegol sefydlog, ac ni fydd ei ïonau yn ymateb yn gemegol â'r deunydd targed a'r ffilm. Wrth i sglodion cylched integredig fynd i mewn i'r cyfnod rhyng-gysylltu copr 0.13μm, mae'r haen deunydd rhwystr copr yn defnyddio ffilm nitrid titaniwm (TiN) neu tantalum nitride (TaN). Mae'r galw am dechnoleg ddiwydiannol wedi hyrwyddo ymchwil a datblygu technoleg sputtering adwaith cemegol, hynny yw, yn y siambr sputtering, yn ogystal ag Ar, mae yna hefyd nitrogen nwy adweithiol (N2), fel bod y Ti neu Ta yn peledu o'r deunydd targed Mae Ti neu Ta yn adweithio ag N2 i gynhyrchu'r ffilm TiN neu TaN gofynnol.
Mae yna dri dull sputtering a ddefnyddir yn gyffredin, sef sputtering DC, sputtering RF a sputtering magnetron. Wrth i integreiddio cylchedau integredig barhau i gynyddu, mae nifer yr haenau o wifrau metel aml-haen yn cynyddu, ac mae cymhwyso technoleg PVD yn dod yn fwy a mwy helaeth. Mae deunyddiau PVD yn cynnwys Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2, ac ati.
Mae prosesau PVD a sputtering fel arfer yn cael eu cwblhau mewn siambr adwaith seliedig iawn gyda gradd gwactod o 1 × 10-7 i 9 × 10-9 Torr, a all sicrhau purdeb y nwy yn ystod yr adwaith; ar yr un pryd, mae angen foltedd uchel allanol i ïoneiddio'r nwy prin i gynhyrchu foltedd digon uchel i beledu'r targed. Mae'r prif baramedrau ar gyfer gwerthuso prosesau PVD a sputtering yn cynnwys faint o lwch, yn ogystal â gwerth gwrthiant, unffurfiaeth, trwch adlewyrchedd a straen y ffilm ffurfiedig.
2.2 Proses Dyddodi Anwedd Cemegol a Chwistrellu
Mae dyddodiad anwedd cemegol (CVD) yn cyfeirio at dechnoleg proses lle mae amrywiaeth o adweithyddion nwyol â gwahanol bwysau rhannol yn adweithio'n gemegol ar dymheredd a phwysau penodol, ac mae'r sylweddau solet a gynhyrchir yn cael eu dyddodi ar wyneb y deunydd swbstrad i gael y tenau a ddymunir. ffilm. Yn y broses weithgynhyrchu cylched integredig draddodiadol, mae'r deunyddiau ffilm tenau a geir yn gyffredinol yn gyfansoddion fel ocsidau, nitridau, carbidau, neu ddeunyddiau fel silicon polycrystalline a silicon amorffaidd. Mae twf epitaxial detholus, a ddefnyddir yn fwy cyffredin ar ôl y nod 45nm, fel ffynhonnell a draen twf epitaxial dethol SiGe neu Si, hefyd yn dechnoleg CVD.
Gall y dechnoleg hon barhau i ffurfio deunyddiau crisial sengl o'r un math neu debyg i'r dellt gwreiddiol ar swbstrad grisial sengl o silicon neu ddeunyddiau eraill ar hyd y dellt gwreiddiol. Defnyddir CVD yn eang yn nhwf ffilmiau dielectrig inswleiddio (fel SiO2, Si3N4 a SiON, ac ati) a ffilmiau metel (fel twngsten, ac ati).
Yn gyffredinol, yn ôl y dosbarthiad pwysau, gellir rhannu CVD yn ddyddodiad anwedd cemegol gwasgedd atmosfferig (APCVD), dyddodiad anwedd cemegol pwysedd is-atmosffer (SAPCVD) a dyddodiad anwedd cemegol pwysedd isel (LPCVD).
Yn ôl dosbarthiad tymheredd, gellir rhannu CVD yn ddyddodiad anwedd cemegol tymheredd uchel / ffilm ocsid tymheredd isel (HTO / LTO CVD) a dyddodiad anwedd cemegol thermol cyflym (CVD Thermol Cyflym, RTCVD);
Yn ôl ffynhonnell yr adwaith, gellir rhannu CVD yn CVD sy'n seiliedig ar silane, CVD sy'n seiliedig ar polyester (CVD sy'n seiliedig ar TEOS) a dyddodiad anwedd cemegol organig metel (MOCVD);
Yn ôl dosbarthiad ynni, gellir rhannu CVD yn ddyddodiad anwedd cemegol thermol (CVD Thermol), dyddodiad anwedd cemegol plasma wedi'i wella (CVD wedi'i Wella Plasma, PECVD) a dyddodiad anwedd cemegol plasma dwysedd uchel (Dwysedd Uchel Plasma CVD, HDPCVD). Yn ddiweddar, datblygwyd dyddodiad anwedd cemegol llifadwy (CVD Llifadwy, FCVD) gyda gallu llenwi bylchau rhagorol hefyd.
Mae gan wahanol ffilmiau sy'n cael eu tyfu â CVD briodweddau gwahanol (megis cyfansoddiad cemegol, cysonyn dielectrig, tensiwn, straen a foltedd chwalu) a gellir eu defnyddio ar wahân yn unol â gwahanol ofynion proses (megis tymheredd, sylw cam, gofynion llenwi, ac ati).
2.3 Proses dyddodiad haen atomig
Mae dyddodiad haen atomig (ALD) yn cyfeirio at ddyddodiad atomau fesul haen ar ddeunydd swbstrad trwy dyfu un haen ffilm atomig fesul haen. Mae ALD nodweddiadol yn mabwysiadu'r dull o fewnbynnu rhagsylweddion nwyol i'r adweithydd mewn modd pylsiog bob yn ail.
Er enghraifft, yn gyntaf, cyflwynir y rhagflaenydd adwaith 1 i wyneb y swbstrad, ac ar ôl arsugniad cemegol, ffurfir haen atomig sengl ar wyneb y swbstrad; yna mae'r rhagflaenydd 1 sy'n weddill ar wyneb y swbstrad ac yn y siambr adwaith yn cael ei bwmpio allan gan bwmp aer; yna cyflwynir y rhagflaenydd adwaith 2 i wyneb y swbstrad, ac mae'n adweithio'n gemegol gyda'r rhagflaenydd 1 wedi'i arsugnu ar wyneb y swbstrad i gynhyrchu'r deunydd ffilm tenau cyfatebol a'r sgil-gynhyrchion cyfatebol ar wyneb y swbstrad; pan fydd y rhagflaenydd 1 yn adweithio'n llwyr, bydd yr adwaith yn dod i ben yn awtomatig, sef nodwedd hunangyfyngol ALD, ac yna mae'r adweithyddion a'r sgil-gynhyrchion sy'n weddill yn cael eu tynnu i baratoi ar gyfer cam nesaf y twf; trwy ailadrodd y broses uchod yn barhaus, gellir cyflawni dyddodiad deunyddiau ffilm tenau a dyfir fesul haen gydag atomau sengl.
Mae ALD a CVD yn ffyrdd o gyflwyno ffynhonnell adwaith cemegol nwyol i adweithio'n gemegol ar wyneb y swbstrad, ond y gwahaniaeth yw nad oes gan ffynhonnell adwaith nwyol CVD y nodwedd o dwf hunan-gyfyngol. Gellir gweld mai'r allwedd i ddatblygu technoleg ALD yw dod o hyd i ragflaenwyr sydd â phriodweddau adwaith hunan-gyfyngol.
2.4 Proses Epitaxial
Mae proses epitaxial yn cyfeirio at y broses o dyfu haen grisial sengl wedi'i threfnu'n gyfan gwbl ar swbstrad. Yn gyffredinol, y broses epitaxial yw tyfu haen grisial gyda'r un cyfeiriadedd dellt â'r swbstrad gwreiddiol ar un swbstrad grisial. Defnyddir proses epitaxial yn helaeth mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, megis wafferi silicon epitaxial yn y diwydiant cylched integredig, ffynhonnell wreiddio a draenio twf epitaxial transistorau MOS, twf epitaxial ar swbstradau LED, ac ati.
Yn ôl gwahanol gyflyrau cyfnod y ffynhonnell twf, gellir rhannu dulliau twf epitaxial yn epitacsi cyfnod solet, epitacsi cyfnod hylif, ac epitacsi cyfnod anwedd. Mewn gweithgynhyrchu cylched integredig, y dulliau epitaxial a ddefnyddir yn gyffredin yw epitacsi cyfnod solet ac epitacsi cyfnod anwedd.
Epitaxy cyfnod solet: yn cyfeirio at dwf un haen grisial ar swbstrad gan ddefnyddio ffynhonnell solet. Er enghraifft, mae anelio thermol ar ôl mewnblannu ïon mewn gwirionedd yn broses epitaxy cyfnod solet. Yn ystod mewnblannu ïon, mae atomau silicon y wafer silicon yn cael eu peledu gan ïonau ynni uchel wedi'u mewnblannu, gan adael eu safleoedd dellt gwreiddiol a dod yn amorffaidd, gan ffurfio haen silicon amorffaidd arwyneb. Ar ôl anelio thermol tymheredd uchel, mae'r atomau amorffaidd yn dychwelyd i'w safleoedd dellt ac yn parhau i fod yn gyson â chyfeiriadedd grisial atomig y tu mewn i'r swbstrad.
Mae dulliau twf epitaxy cyfnod anwedd yn cynnwys epitaxy cyfnod anwedd cemegol, epitaxy trawst moleciwlaidd, epitacsi haen atomig, ac ati Mewn gweithgynhyrchu cylched integredig, epitaxy cyfnod anwedd cemegol yw'r mwyaf cyffredin a ddefnyddir. Mae'r egwyddor o epitacsi cyfnod anwedd cemegol yn y bôn yr un fath ag egwyddor dyddodiad anwedd cemegol. Mae'r ddau yn brosesau sy'n dyddodi ffilmiau tenau trwy adweithio'n gemegol ar wyneb wafferi ar ôl cymysgu nwy.
Y gwahaniaeth yw, oherwydd bod epitaxy cyfnod anwedd cemegol yn tyfu un haen grisial, mae ganddo ofynion uwch ar gyfer y cynnwys amhuredd yn yr offer a glendid wyneb y wafer. Mae angen cynnal proses silicon epitaxial cyfnod anwedd cemegol cynnar o dan amodau tymheredd uchel (mwy na 1000 ° C). Gyda gwelliant offer proses, yn enwedig mabwysiadu technoleg siambr cyfnewid gwactod, mae glendid y ceudod offer ac arwyneb y wafer silicon wedi'i wella'n fawr, a gellir cynnal epitacsi silicon ar dymheredd is (600-700 ° C). Y broses wafer silicon epitaxial yw tyfu haen o silicon grisial sengl ar wyneb y wafer silicon.
O'i gymharu â'r swbstrad silicon gwreiddiol, mae gan yr haen silicon epitaxial purdeb uwch a llai o ddiffygion dellt, a thrwy hynny wella cynnyrch gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion. Yn ogystal, gellir dylunio trwch twf a chrynodiad dopio'r haen silicon epitaxial a dyfir ar y wafer silicon yn hyblyg, sy'n dod â hyblygrwydd i ddyluniad y ddyfais, megis lleihau ymwrthedd swbstrad a gwella ynysu swbstrad. Mae'r broses epitaxial draen ffynhonnell gwreiddio yn dechnoleg a ddefnyddir yn eang mewn nodau technoleg rhesymeg uwch.
Mae'n cyfeirio at y broses o dyfu'n epitaxially germanium silicon doped neu silicon yn y rhanbarthau ffynhonnell a draen o transistorau MOS. Mae prif fanteision cyflwyno'r broses epitaxial ffynhonnell-draen gwreiddio yn cynnwys: tyfu haen pseudocrystalline sy'n cynnwys straen oherwydd addasu dellt, gwella symudedd cludwyr sianel; gall dopio'r ffynhonnell a'r draen yn y fan a'r lle leihau ymwrthedd parasitig y gyffordd draen ffynhonnell a lleihau diffygion mewnblannu ïon ynni uchel.
3. offer twf ffilm tenau
3.1 Offer anweddu gwactod
Mae anweddiad gwactod yn ddull cotio sy'n cynhesu deunyddiau solet mewn siambr wactod i achosi iddynt anweddu, anweddu neu aruchel, ac yna cyddwyso a dyddodi ar wyneb deunydd swbstrad ar dymheredd penodol.
Fel arfer mae'n cynnwys tair rhan, sef y system gwactod, system anweddu a system wresogi. Mae'r system gwactod yn cynnwys pibellau gwactod a phympiau gwactod, a'i brif swyddogaeth yw darparu amgylchedd gwactod cymwys ar gyfer anweddu. Mae'r system anweddu yn cynnwys tabl anweddu, elfen wresogi a chydran mesur tymheredd.
Rhoddir y deunydd targed i'w anweddu (fel Ag, Al, ac ati) ar y bwrdd anweddu; mae'r elfen gwresogi a mesur tymheredd yn system dolen gaeedig a ddefnyddir i reoli'r tymheredd anweddu i sicrhau anweddiad llyfn. Mae'r system wresogi yn cynnwys cam wafer ac elfen wresogi. Defnyddir y cam wafer i osod y swbstrad y mae angen anweddu'r ffilm denau arno, a defnyddir y gydran wresogi i wireddu rheolaeth adborth gwresogi swbstrad a mesur tymheredd.
Mae'r amgylchedd gwactod yn gyflwr pwysig iawn yn y broses anweddu gwactod, sy'n gysylltiedig â'r gyfradd anweddu ac ansawdd y ffilm. Os nad yw'r radd gwactod yn bodloni'r gofynion, bydd yr atomau neu'r moleciwlau anwedd yn gwrthdaro'n aml â'r moleciwlau nwy gweddilliol, gan wneud eu llwybr rhydd cymedrig yn llai, a bydd yr atomau neu'r moleciwlau yn gwasgaru'n ddifrifol, a thrwy hynny newid cyfeiriad y symudiad a lleihau'r ffilm cyfradd ffurfio.
Yn ogystal, oherwydd presenoldeb moleciwlau nwy amhuredd gweddilliol, mae'r ffilm a adneuwyd wedi'i halogi'n ddifrifol ac o ansawdd gwael, yn enwedig pan nad yw cyfradd codi pwysau'r siambr yn cwrdd â'r safon a bod gollyngiadau, bydd aer yn gollwng i'r siambr gwactod. , a fydd yn cael effaith ddifrifol ar ansawdd y ffilm.
Mae nodweddion strwythurol yr offer anweddu gwactod yn pennu bod unffurfiaeth y cotio ar swbstradau maint mawr yn wael. Er mwyn gwella ei unffurfiaeth, mabwysiadir y dull o gynyddu'r pellter ffynhonnell-swbstrad a chylchdroi'r swbstrad yn gyffredinol, ond bydd cynyddu'r pellter ffynhonnell-swbstrad yn aberthu cyfradd twf a phurdeb y ffilm. Ar yr un pryd, oherwydd y cynnydd yn y gofod gwactod, mae cyfradd defnyddio'r deunydd anweddu yn cael ei leihau.
3.2 DC offer dyddodiad anwedd corfforol
Gelwir dyddodiad anwedd corfforol cerrynt uniongyrchol (DCPVD) hefyd yn sputtering cathod neu wactod DC dau gam sputtering. Defnyddir deunydd targed sputtering DC gwactod fel y catod a defnyddir y swbstrad fel yr anod. Sputtering gwactod yw ffurfio plasma trwy ïoneiddio'r nwy proses.
Mae'r gronynnau gwefredig yn y plasma yn cael eu cyflymu yn y maes trydan i gael rhywfaint o egni. Mae'r gronynnau sydd â digon o egni yn peledu wyneb y deunydd targed, fel bod yr atomau targed yn cael eu sputtered; mae'r atomau sputtered gydag egni cinetig penodol yn symud tuag at y swbstrad i ffurfio ffilm denau ar wyneb y swbstrad. Mae'r nwy a ddefnyddir ar gyfer sputtering yn gyffredinol yn nwy prin, fel argon (Ar), felly ni fydd y ffilm a ffurfiwyd gan sputtering yn cael ei halogi; yn ogystal, mae radiws atomig argon yn fwy addas ar gyfer sputtering.
Rhaid i faint y gronynnau sputtering fod yn agos at faint yr atomau targed i'w sputtered. Os yw'r gronynnau'n rhy fawr neu'n rhy fach, ni ellir ffurfio sputtering effeithiol. Yn ogystal â ffactor maint yr atom, bydd ffactor màs yr atom hefyd yn effeithio ar ansawdd sputtering. Os yw ffynhonnell y gronynnau sputtering yn rhy ysgafn, ni fydd yr atomau targed yn cael eu sputtered; os yw'r gronynnau sputtering yn rhy drwm, bydd y targed yn cael ei “blygu” ac ni fydd y targed yn cael ei sputtered.
Rhaid i'r deunydd targed a ddefnyddir yn DCPVD fod yn ddargludydd. Mae hyn oherwydd pan fydd yr ïonau argon yn y broses nwy yn peledu'r deunydd targed, byddant yn ailgyfuno â'r electronau ar wyneb y deunydd targed. Pan fo'r deunydd targed yn ddargludydd fel metel, mae'r electronau a ddefnyddir gan yr ailgyfuniad hwn yn cael eu hailgyflenwi'n haws gan y cyflenwad pŵer ac electronau rhydd mewn rhannau eraill o'r deunydd targed trwy ddargludiad trydanol, fel bod wyneb y deunydd targed fel a cyfan yn parhau i fod â gwefr negyddol a sputtering yn cael ei gynnal.
I'r gwrthwyneb, os yw'r deunydd targed yn ynysydd, ar ôl i'r electronau ar wyneb y deunydd targed gael eu hailgyfuno, ni all yr electronau rhydd mewn rhannau eraill o'r deunydd targed gael eu hailgyflenwi trwy ddargludiad trydanol, a bydd taliadau positif hyd yn oed yn cronni ar y wyneb y deunydd targed, gan achosi potensial y deunydd targed i godi, ac mae tâl negyddol y deunydd targed yn cael ei wanhau nes iddo ddiflannu, gan arwain yn y pen draw at derfynu sputtering.
Felly, er mwyn gwneud deunyddiau inswleiddio hefyd yn ddefnyddiadwy ar gyfer sputtering, mae angen dod o hyd i ddull sputtering arall. Mae sputtering amledd radio yn ddull sputtering sy'n addas ar gyfer targedau dargludol ac an-ddargludol.
Anfantais arall DCPVD yw bod y foltedd tanio yn uchel ac mae'r peledu electron ar y swbstrad yn gryf. Ffordd effeithiol o ddatrys y broblem hon yw defnyddio sputtering magnetron, felly mae sputtering magnetron yn wirioneddol o werth ymarferol ym maes cylchedau integredig.
3.3 RF Offer Dyddodiad Anwedd Corfforol
Mae dyddodiad anwedd corfforol amledd radio (RFPVD) yn defnyddio pŵer amledd radio fel ffynhonnell cyffro ac mae'n ddull PVD sy'n addas ar gyfer amrywiaeth o ddeunyddiau metel ac anfetelau.
Amleddau cyffredin y cyflenwad pŵer RF a ddefnyddir yn RFPVD yw 13.56MHz, 20MHz, a 60MHz. Mae cylchoedd cadarnhaol a negyddol y cyflenwad pŵer RF yn ymddangos yn ail. Pan fydd y targed PVD yn yr hanner cylch positif, oherwydd bod yr arwyneb targed ar botensial positif, bydd yr electronau yn atmosffer y broses yn llifo i'r wyneb targed i niwtraleiddio'r wefr bositif a gronnir ar ei wyneb, a hyd yn oed yn parhau i gronni electronau, gwneud ei arwyneb yn ogwydd negyddol; pan fydd y targed sputtering yn yr hanner cylch negyddol, bydd yr ïonau positif yn symud tuag at y targed ac yn cael eu niwtraleiddio'n rhannol ar yr wyneb targed.
Y peth mwyaf hanfodol yw bod cyflymder symud electronau yn y maes trydan RF yn llawer cyflymach nag ïonau positif, tra bod amser yr hanner cylchoedd positif a negyddol yr un peth, felly ar ôl cylch cyflawn, bydd yr arwyneb targed. “net” wedi'i gyhuddo'n negyddol. Felly, yn yr ychydig gylchoedd cyntaf, mae tâl negyddol yr arwyneb targed yn dangos tuedd gynyddol; ar ôl hynny, mae'r wyneb targed yn cyrraedd potensial negyddol sefydlog; wedi hynny, oherwydd bod gwefr negyddol y targed yn cael effaith gwrthyrru ar electronau, mae swm y taliadau positif a negyddol a dderbynnir gan yr electrod targed yn tueddu i gydbwyso, ac mae'r targed yn cyflwyno tâl negyddol sefydlog.
O'r broses uchod, gellir gweld nad oes gan y broses o ffurfio foltedd negyddol unrhyw beth i'w wneud â phriodweddau'r deunydd targed ei hun, felly gall y dull RFPVD nid yn unig ddatrys y broblem o chwistrellu targedau inswleiddio, ond mae hefyd yn gydnaws iawn. gyda thargedau dargludyddion metel confensiynol.
3.4 Offer sputtering Magnetron
Magnetron sputtering yn ddull PVD sy'n ychwanegu magnetau i gefn y targed. Mae'r magnetau ychwanegol a'r system cyflenwad pŵer DC (neu gyflenwad pŵer AC) yn ffurfio ffynhonnell sputtering magnetron. Defnyddir y ffynhonnell sputtering i ffurfio maes electromagnetig rhyngweithiol yn y siambr, dal a chyfyngu ar ystod symud electronau yn y plasma y tu mewn i'r siambr, ymestyn llwybr symud electronau, a thrwy hynny gynyddu crynodiad y plasma, ac yn y pen draw cyflawni mwy dyddodiad.
Yn ogystal, oherwydd bod mwy o electronau wedi'u rhwymo ger wyneb y targed, mae peledu'r swbstrad gan electronau yn cael ei leihau, ac mae tymheredd y swbstrad yn cael ei leihau. O'i gymharu â'r dechnoleg DCPVD plât gwastad, un o nodweddion amlycaf technoleg dyddodiad anwedd corfforol magnetron yw bod y foltedd rhyddhau tanio yn is ac yn fwy sefydlog.
Oherwydd ei grynodiad plasma uwch a'i gynnyrch sputtering mwy, gall gyflawni effeithlonrwydd dyddodiad rhagorol, rheoli trwch dyddodiad mewn ystod maint mawr, rheolaeth cyfansoddiad manwl gywir a foltedd tanio is. Felly, mae sputtering magnetron mewn sefyllfa flaenllaw yn y ffilm fetel gyfredol PVD. Y dyluniad ffynhonnell sputtering magnetron symlaf yw gosod grŵp o magnetau ar gefn y targed gwastad (y tu allan i'r system gwactod) i gynhyrchu maes magnetig yn gyfochrog â'r wyneb targed mewn ardal leol ar yr wyneb targed.
Os gosodir magnet parhaol, mae ei faes magnetig yn gymharol sefydlog, gan arwain at ddosbarthiad maes magnetig cymharol sefydlog ar yr wyneb targed yn y siambr. Dim ond deunyddiau mewn meysydd penodol o'r targed sy'n cael eu sputtered, mae'r gyfradd defnyddio targed yn isel, ac mae unffurfiaeth y ffilm a baratowyd yn wael.
Mae yna debygolrwydd penodol y bydd y metel sputtered neu ronynnau materol eraill yn cael eu hadneuo yn ôl ar yr wyneb targed, gan agregu i mewn i ronynnau a ffurfio halogiad diffyg. Felly, mae ffynonellau sputtering magnetron masnachol yn bennaf yn defnyddio dyluniad magnet cylchdroi i wella unffurfiaeth ffilm, cyfradd defnyddio targed, a sputtering targed llawn.
Mae'n hanfodol cydbwyso'r tri ffactor hyn. Os na chaiff y cydbwysedd ei drin yn dda, gall arwain at unffurfiaeth ffilm dda tra'n lleihau'r gyfradd defnyddio targed yn fawr (byrhau'r bywyd targed), neu fethu â chyflawni sputtering targed llawn neu gyrydiad targed llawn, a fydd yn achosi problemau gronynnau yn ystod y sputtering. proses.
Mewn technoleg magnetron PVD, mae angen ystyried y mecanwaith symud magnet cylchdroi, siâp targed, system oeri targed a ffynhonnell sputtering magnetron, yn ogystal â chyfluniad swyddogaethol y sylfaen sy'n cario'r wafer, megis arsugniad wafer a rheoli tymheredd. Yn y broses PVD, rheolir tymheredd y wafer i gael y strwythur grisial gofynnol, maint grawn a chyfeiriadedd, yn ogystal â sefydlogrwydd perfformiad.
Gan fod y dargludiad gwres rhwng cefn y wafer ac wyneb y sylfaen yn gofyn am bwysau penodol, fel arfer yn nhrefn nifer o Torr, ac mae pwysedd gweithio'r siambr fel arfer yn nhrefn sawl mTorr, mae'r pwysau ar y cefn o'r wafer yn llawer mwy na'r pwysau ar wyneb uchaf y wafer, felly mae angen chuck mecanyddol neu chuck electrostatig i leoli a chyfyngu ar y wafer.
Mae'r chuck mecanyddol yn dibynnu ar ei bwysau ei hun ac ymyl y wafer i gyflawni'r swyddogaeth hon. Er bod ganddo fanteision strwythur syml ac ansensitifrwydd i ddeunydd y wafer, mae effaith ymyl y wafer yn amlwg, nad yw'n ffafriol i reolaeth gaeth gronynnau. Felly, mae wedi'i ddisodli'n raddol gan chuck electrostatig yn y broses weithgynhyrchu IC.
Ar gyfer prosesau nad ydynt yn arbennig o sensitif i dymheredd, gellir defnyddio dull silffoedd cyswllt di-arsugniad, di-ymyl (dim gwahaniaeth pwysau rhwng arwynebau uchaf ac isaf y wafer) hefyd. Yn ystod y broses PVD, bydd leinin y siambr ac arwyneb y rhannau sydd mewn cysylltiad â'r plasma yn cael eu hadneuo a'u gorchuddio. Pan fydd trwch y ffilm a adneuwyd yn fwy na'r terfyn, bydd y ffilm yn cracio ac yn pilio, gan achosi problemau gronynnau.
Felly, triniaeth wyneb rhannau fel y leinin yw'r allwedd i ymestyn y terfyn hwn. Mae sgwrio â thywod arwyneb a chwistrellu alwminiwm yn ddau ddull a ddefnyddir yn gyffredin, a'u pwrpas yw cynyddu'r garwedd arwyneb i gryfhau'r bondio rhwng y ffilm a'r wyneb leinin.
3.5 Offer Dyddodi Anwedd Ïoneiddiad
Gyda datblygiad parhaus technoleg microelectroneg, mae maint nodweddion yn dod yn llai ac yn llai. Gan na all technoleg PVD reoli cyfeiriad dyddodiad gronynnau, mae gallu PVD i fynd i mewn trwy dyllau a sianeli cul gyda chymarebau agwedd uchel yn gyfyngedig, gan wneud cymhwysiad estynedig technoleg PVD traddodiadol yn cael ei herio'n gynyddol. Yn y broses PVD, wrth i gymhareb agwedd y rhigol mandwll gynyddu, mae'r gorchudd ar y gwaelod yn lleihau, gan ffurfio strwythur bargod tebyg i'r bondo yn y gornel uchaf, a ffurfio'r sylw gwannaf yn y gornel isaf.
Datblygwyd technoleg dyddodiad anwedd corfforol ïoneiddiedig i ddatrys y broblem hon. Yn gyntaf mae'n plasmatizes yr atomau metel sy'n cael eu sputtered o'r targed mewn gwahanol ffyrdd, ac yna'n addasu'r foltedd rhagfarn a lwythir ar y wafer i reoli cyfeiriad ac egni'r ïonau metel i gael llif ïon metel cyfeiriadol sefydlog i baratoi ffilm denau, a thrwy hynny wella cwmpas gwaelod y grisiau o gymhareb agwedd uchel trwy dyllau a sianeli cul.
Nodwedd nodweddiadol technoleg plasma metel ïoneiddiedig yw ychwanegu coil amledd radio yn y siambr. Yn ystod y broses, mae pwysau gweithio'r siambr yn cael ei gynnal ar gyflwr cymharol uchel (5 i 10 gwaith y pwysau gweithio arferol). Yn ystod PVD, defnyddir y coil amledd radio i gynhyrchu'r ail ranbarth plasma, lle mae crynodiad plasma argon yn cynyddu gyda chynnydd pŵer amledd radio a phwysedd nwy. Pan fydd yr atomau metel sy'n sputtered o'r targed yn mynd trwy'r rhanbarth hwn, maen nhw'n rhyngweithio â phlasma argon dwysedd uchel i ffurfio ïonau metel.
Gall cymhwyso ffynhonnell RF at y cludwr wafer (fel chuck electrostatig) gynyddu'r gogwydd negyddol ar y wafer i ddenu ïonau positif metel i waelod y rhigol mandwll. Mae'r llif ïon metel cyfeiriadol hwn yn berpendicwlar i'r wyneb wafer yn gwella cwmpas gwaelod cam mandyllau cymhareb agwedd uchel a sianeli cul.
Mae'r gogwydd negyddol a roddir ar y wafer hefyd yn achosi ïonau i beledu wyneb y wafer (sputtering gwrthdro), sy'n gwanhau strwythur bargodol ceg y rhigol mandwll ac yn sputters y ffilm a adneuwyd ar y gwaelod ar y waliau ochr ar gorneli gwaelod y mandwll. rhigol, a thrwy hynny wella'r cwmpas cam yn y corneli.
3.6 Offer Dyddodi Anwedd Cemegol Pwysedd Atmosfferig
Mae offer dyddodiad anwedd cemegol gwasgedd atmosfferig (APCVD) yn cyfeirio at ddyfais sy'n chwistrellu ffynhonnell adwaith nwyol ar gyflymder cyson ar wyneb swbstrad solet wedi'i gynhesu o dan amgylchedd sydd â phwysedd yn agos at bwysau atmosfferig, gan achosi i ffynhonnell yr adwaith adweithio'n gemegol ymlaen. wyneb y swbstrad, ac mae'r cynnyrch adwaith yn cael ei adneuo ar wyneb y swbstrad i ffurfio ffilm denau.
Offer APCVD yw'r offer CVD cynharaf ac mae'n dal i gael ei ddefnyddio'n eang mewn cynhyrchu diwydiannol ac ymchwil wyddonol. Gellir defnyddio offer APCVD i baratoi ffilmiau tenau fel silicon grisial sengl, silicon polycrystalline, silicon deuocsid, sinc ocsid, titaniwm deuocsid, gwydr ffosffosilicate, a gwydr borophosphosilicate.
3.7 Offer Dyddodi Anwedd Cemegol Gwasgedd Isel
Mae offer dyddodiad anwedd cemegol pwysedd isel (LPCVD) yn cyfeirio at offer sy'n defnyddio deunyddiau crai nwyol i adweithio'n gemegol ar wyneb swbstrad solet o dan amgylchedd wedi'i gynhesu (350-1100 ° C) a gwasgedd isel (10-100mTorr), a mae'r adweithyddion yn cael eu hadneuo ar wyneb y swbstrad i ffurfio ffilm denau. Mae offer LPCVD yn cael ei ddatblygu ar sail APCVD i wella ansawdd ffilmiau tenau, gwella unffurfiaeth dosbarthiad paramedrau nodweddiadol megis trwch ffilm a gwrthedd, a gwella effeithlonrwydd cynhyrchu.
Ei brif nodwedd yw, mewn amgylchedd maes thermol pwysedd isel, bod y nwy proses yn adweithio'n gemegol ar wyneb y swbstrad wafer, ac mae'r cynhyrchion adwaith yn cael eu hadneuo ar wyneb y swbstrad i ffurfio ffilm denau. Mae gan offer LPCVD fanteision wrth baratoi ffilmiau tenau o ansawdd uchel a gellir eu defnyddio i baratoi ffilmiau tenau fel silicon ocsid, nitrid silicon, polysilicon, carbid silicon, gallium nitride a graphene.
O'i gymharu ag APCVD, mae amgylchedd adwaith pwysedd isel offer LPCVD yn cynyddu'r llwybr rhad ac am ddim cymedrig a chyfernod trylediad y nwy yn y siambr adwaith.
Gellir dosbarthu'r moleciwlau nwy adwaith a nwy cludo yn y siambr adwaith yn gyfartal mewn amser byr, gan wella'n fawr unffurfiaeth trwch ffilm, unffurfiaeth gwrthedd a sylw cam y ffilm, ac mae'r defnydd o nwy adwaith hefyd yn fach. Yn ogystal, mae'r amgylchedd pwysedd isel hefyd yn cyflymu cyflymder trosglwyddo sylweddau nwy. Gellir tynnu amhureddau ac sgil-gynhyrchion adwaith sydd wedi'u gwasgaru o'r swbstrad yn gyflym allan o'r parth adwaith trwy'r haen ffin, ac mae'r nwy adwaith yn mynd trwy'r haen ffin yn gyflym i gyrraedd wyneb y swbstrad ar gyfer adwaith, gan atal hunan-dopio yn effeithiol, paratoi ffilmiau o ansawdd uchel gyda pharthau pontio serth, a hefyd yn gwella effeithlonrwydd cynhyrchu.
3.8 Offer Dyddodi Anwedd Cemegol Plasma
Mae dyddodiad anwedd cemegol plasma wedi'i wella (PECVD) yn thi technoleg dyddodiad ffilm. Yn ystod y broses plasma, mae'r rhagflaenydd nwyol yn cael ei ïoneiddio o dan weithred plasma i ffurfio grwpiau gweithredol cynhyrfus, sy'n ymledu i wyneb y swbstrad ac yna'n cael adweithiau cemegol i gwblhau twf y ffilm.
Yn ôl amlder cynhyrchu plasma, gellir rhannu'r plasma a ddefnyddir mewn PECVD yn ddau fath: plasma amledd radio (RF plasma) a phlasma microdon (plasma microdon). Ar hyn o bryd, yr amledd radio a ddefnyddir yn y diwydiant yn gyffredinol yw 13.56MHz.
Mae cyflwyno plasma amledd radio fel arfer yn cael ei rannu'n ddau fath: cyplu capacitive (CCP) a chyplu anwythol (ICP). Mae'r dull cyplu capacitive fel arfer yn ddull adwaith plasma uniongyrchol; tra gall y dull cyplu anwythol fod yn ddull plasma uniongyrchol neu ddull plasma o bell.
Mewn prosesau gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, defnyddir PECVD yn aml i dyfu ffilmiau tenau ar swbstradau sy'n cynnwys metelau neu strwythurau eraill sy'n sensitif i dymheredd. Er enghraifft, ym maes rhyng-gysylltiad metel pen ôl o gylchedau integredig, gan fod strwythurau ffynhonnell, giât a draen y ddyfais wedi'u ffurfio yn y broses pen blaen, mae twf ffilmiau tenau ym maes rhyng-gysylltiad metel yn ddarostyngedig. i gyfyngiadau cyllideb thermol llym iawn, felly fel arfer caiff ei gwblhau gyda chymorth plasma. Trwy addasu paramedrau'r broses plasma, gellir addasu a optimeiddio dwysedd, cyfansoddiad cemegol, cynnwys amhuredd, caledwch mecanyddol a straen y ffilm denau a dyfir gan PECVD o fewn ystod benodol.
3.9 Offer Dyddodiad Haen Atomig
Mae dyddodiad haen atomig (ALD) yn dechnoleg dyddodiad ffilm tenau sy'n tyfu o bryd i'w gilydd ar ffurf haen lled-monoatomig. Ei nodwedd yw y gellir addasu trwch y ffilm a adneuwyd yn union trwy reoli nifer y cylchoedd twf. Yn wahanol i'r broses dyddodiad anwedd cemegol (CVD), mae'r ddau ragflaenydd (neu fwy) yn y broses ALD bob yn ail yn mynd trwy wyneb y swbstrad ac yn cael eu hynysu'n effeithiol gan garthu nwy prin.
Ni fydd y ddau ragflaenydd yn cymysgu ac yn cwrdd yn y cyfnod nwy i adweithio'n gemegol, ond dim ond yn adweithio trwy arsugniad cemegol ar wyneb y swbstrad. Ym mhob cylch ALD, mae faint o ragflaenydd a arsugnir ar wyneb y swbstrad yn gysylltiedig â dwysedd y grwpiau gweithredol ar wyneb y swbstrad. Pan fydd y grwpiau adweithiol ar wyneb y swbstrad wedi dod i ben, hyd yn oed os cyflwynir gormodedd o ragflaenydd, ni fydd arsugniad cemegol yn digwydd ar wyneb y swbstrad.
Gelwir y broses adwaith hon yn adwaith hunangyfyngol arwyneb. Mae'r mecanwaith proses hwn yn gwneud trwch y ffilm a dyfir ym mhob cylch o'r broses ALD yn gyson, felly mae gan y broses ALD fanteision rheoli trwch manwl gywir a sylw cam ffilm da.
3.10 Offer Epitaxy Beam Moleciwlaidd
Mae system Epitaxy Beam Moleciwlaidd (MBE) yn cyfeirio at ddyfais epitaxial sy'n defnyddio un neu fwy o drawstiau atomig ynni thermol neu drawstiau moleciwlaidd i chwistrellu ar wyneb y swbstrad wedi'i gynhesu ar gyflymder penodol o dan amodau gwactod tra-uchel, ac arsugniad a mudo ar wyneb y swbstrad. i dyfu ffilmiau tenau grisial sengl yn epitaxially ar hyd cyfeiriad echel grisial y deunydd swbstrad. Yn gyffredinol, o dan gyflwr gwresogi gan ffwrnais jet gyda tharian gwres, mae ffynhonnell y trawst yn ffurfio trawst atomig neu belydr moleciwlaidd, ac mae'r ffilm yn tyfu fesul haen ar hyd cyfeiriad echel grisial y deunydd swbstrad.
Ei nodweddion yw tymheredd twf epitaxial isel, a gellir rheoli trwch, rhyngwyneb, cyfansoddiad cemegol a chrynodiad amhuredd yn fanwl gywir ar y lefel atomig. Er bod MBE yn tarddu o baratoi ffilmiau crisial sengl uwch-denau lled-ddargludyddion, mae ei gymhwysiad bellach wedi ehangu i amrywiaeth o systemau deunydd megis metelau a deuelectrig inswleiddio, a gall baratoi III-V, II-VI, silicon, germanium silicon (SiGe ), graphene, ocsidau a ffilmiau organig.
Mae'r system epitaxy trawst moleciwlaidd (MBE) yn bennaf yn cynnwys system gwactod uwch-uchel, ffynhonnell trawst moleciwlaidd, system gosod a gwresogi swbstrad, system trosglwyddo sampl, system fonitro yn y fan a'r lle, system reoli, a phrawf system.
Mae'r system gwactod yn cynnwys pympiau gwactod (pympiau mecanyddol, pympiau moleciwlaidd, pympiau ïon, a phympiau anwedd, ac ati) a falfiau amrywiol, a all greu amgylchedd twf gwactod uwch-uchel. Y radd gwactod y gellir ei chyflawni'n gyffredinol yw 10-8 i 10-11 Torr. Mae gan y system gwactod yn bennaf dair siambr weithio gwactod, sef y siambr chwistrellu sampl, y siambr rhag-drin a dadansoddi wyneb, a'r siambr twf.
Defnyddir y siambr chwistrellu sampl i drosglwyddo samplau i'r byd y tu allan i sicrhau amodau gwactod uchel siambrau eraill; mae'r siambr cyn-driniaeth a dadansoddi arwyneb yn cysylltu'r siambr chwistrellu sampl a'r siambr dwf, a'i brif swyddogaeth yw rhag-brosesu'r sampl (degassing tymheredd uchel i sicrhau glendid wyneb y swbstrad yn llwyr) a pherfformio dadansoddiad wyneb rhagarweiniol ar y sampl wedi'i lanhau; y siambr dwf yw rhan graidd y system MBE, sy'n cynnwys ffwrnais ffynhonnell a'i chynulliad caead cyfatebol yn bennaf, consol rheoli sampl, system oeri, diffreithiant electron ynni uchel adlewyrchiad (RHEED), a system fonitro yn y fan a'r lle. . Mae gan rai offer cynhyrchu MBE ffurfweddiadau siambr twf lluosog. Dangosir y diagram sgematig o strwythur offer MBE isod:
Mae MBE o ddeunydd silicon yn defnyddio silicon purdeb uchel fel deunydd crai, yn tyfu o dan amodau gwactod uwch-uchel (10-10 ～10-11Torr), a'r tymheredd twf yw 600 ～900 ℃, gyda Ga (math P) a Sb ( N-math) fel ffynonellau dopio. Anaml y defnyddir ffynonellau dopio a ddefnyddir yn gyffredin fel P, As a B fel ffynonellau trawst oherwydd eu bod yn anodd eu hanweddu.
Mae gan siambr adwaith MBE amgylchedd gwactod uwch-uchel, sy'n cynyddu llwybr cymedrig rhad ac am ddim moleciwlau ac yn lleihau halogiad ac ocsidiad ar wyneb y deunydd sy'n tyfu. Mae gan y deunydd epitaxial a baratowyd forffoleg arwyneb da ac unffurfiaeth, a gellir ei wneud yn strwythur amlhaenog gyda gwahanol dopio neu gydrannau deunydd gwahanol.
Mae technoleg MBE yn cyflawni twf dro ar ôl tro o haenau epitaxial uwch-denau gyda thrwch o haen atomig sengl, ac mae'r rhyngwyneb rhwng yr haenau epitaxial yn serth. Mae'n hyrwyddo twf lled-ddargludyddion III-V a deunyddiau heterogenaidd aml-gydran eraill. Ar hyn o bryd, mae'r system MBE wedi dod yn offer proses uwch ar gyfer cynhyrchu cenhedlaeth newydd o ddyfeisiau microdon a dyfeisiau optoelectroneg. Anfanteision technoleg MBE yw cyfradd twf ffilm araf, gofynion gwactod uchel, a chostau defnyddio offer a chyfarpar uchel.
3.11 System Epitaxy Cyfnod Anwedd
Mae'r system epitaxy cyfnod anwedd (VPE) yn cyfeirio at ddyfais twf epitaxial sy'n cludo cyfansoddion nwyol i swbstrad ac yn cael un haen o ddeunydd grisial gyda'r un trefniant dellt â'r swbstrad trwy adweithiau cemegol. Gall yr haen epitaxial fod yn haen homoepitaxial (Si / Si) neu'n haen heteroepitaxial (SiGe / Si, SiC / Si, GaN / Al2O3, ac ati). Ar hyn o bryd, defnyddiwyd technoleg VPE yn eang ym meysydd paratoi nanomaterial, dyfeisiau pŵer, dyfeisiau optoelectroneg lled-ddargludyddion, ffotofoltäig solar, a chylchedau integredig.
Mae VPE nodweddiadol yn cynnwys epitaxy gwasgedd atmosfferig a llai o epitaxy pwysedd, dyddodiad anwedd cemegol gwactod uwch-uchel, dyddodiad anwedd cemegol organig metel, ac ati Y pwyntiau allweddol mewn technoleg VPE yw dyluniad siambr adwaith, modd llif nwy ac unffurfiaeth, unffurfiaeth tymheredd a rheolaeth fanwl gywir, rheoli pwysau a sefydlogrwydd, rheoli gronynnau a diffygion, ac ati.
Ar hyn o bryd, cyfeiriad datblygu systemau VPE masnachol prif ffrwd yw llwytho wafferi mawr, rheolaeth gwbl awtomatig, a monitro tymheredd a phroses twf amser real. Mae gan systemau VPE dri strwythur: fertigol, llorweddol a silindrog. Mae'r dulliau gwresogi yn cynnwys gwresogi gwrthiant, gwresogi ymsefydlu amledd uchel a gwresogi ymbelydredd isgoch.
Ar hyn o bryd, mae systemau VPE yn defnyddio strwythurau disg llorweddol yn bennaf, sydd â nodweddion unffurfiaeth dda o dwf ffilm epitaxial a llwytho wafferi mawr. Mae systemau VPE fel arfer yn cynnwys pedair rhan: adweithydd, system wresogi, system llwybr nwy a system reoli. Oherwydd bod amser twf ffilmiau epitaxial GaAs a GaN yn gymharol hir, defnyddir gwresogi ymsefydlu a gwresogi gwrthiant yn bennaf. Mewn VPE silicon, mae twf ffilm epitaxial trwchus yn bennaf yn defnyddio gwresogi sefydlu; Mae twf ffilm epitaxial tenau yn bennaf yn defnyddio gwresogi isgoch i gyflawni pwrpas codi / cwympo tymheredd cyflym.
3.12 System Epitaxy Cyfnod Hylif
Mae system Epitaxy Cyfnod Hylif (LPE) yn cyfeirio at yr offer twf epitaxial sy'n hydoddi'r deunydd i'w dyfu (fel Si, Ga, As, Al, ac ati) a dopants (fel Zn, Te, Sn, ac ati) mewn a metel â phwynt toddi is (fel Ga, In, ac ati), fel bod yr hydoddyn yn dirlawn neu'n or-dirlawn yn y toddydd, ac yna mae'r swbstrad grisial sengl yn cael ei gysylltu â'r hydoddiant, ac mae'r hydoddyn yn cael ei waddodi o'r toddydd gan oeri yn raddol i lawr, ac mae haen o ddeunydd grisial gyda strwythur grisial a dellt cyson tebyg i un y swbstrad yn cael ei dyfu ar wyneb y swbstrad.
Cynigiwyd y dull LPE gan Nelson et al. yn 1963. Fe'i defnyddir i dyfu ffilmiau tenau Si a deunyddiau crisial sengl, yn ogystal â deunyddiau lled-ddargludyddion megis grwpiau III-IV a telluride cadmiwm mercwri, a gellir eu defnyddio i wneud dyfeisiau optoelectroneg amrywiol, dyfeisiau microdon, dyfeisiau lled-ddargludyddion a chelloedd solar .
——————————————————————————————————————————————— ——————————-
Gall Semicera ddarparurhannau graffit, ffelt meddal/anhyblyg, rhannau carbid silicon, Rhannau CVD carbid silicon, aRhannau wedi'u gorchuddio â SiC/TaCag mewn 30 diwrnod.
Os oes gennych ddiddordeb yn y cynhyrchion lled-ddargludyddion uchod,peidiwch ag oedi cyn cysylltu â ni am y tro cyntaf.
Ffôn: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Amser postio: Awst-31-2024