Pwosesis Semiconductor ak ekipman: Pwosesis depo fim mens ak ekipman

Depozisyon fim mens se depozisyon yon fim nano-gwosè sou substra a, ak Lè sa a, ak pwosesis yo repete tankou grave ak polisaj, anpil anpile kouch kondiktif oswa izolasyon yo te fè, ak chak kouch gen yon modèl sikwi ki fèt. Nan fason sa a, eleman semi-conducteurs ak sikui yo entegre nan chips ak estrikti konplèks.

Gen twa kategori prensipal nan depo fim mens:

◈ CVD (Depozisyon Vapè Chimik)

◈ PVD (Depo vapè fizik)

◈ ALD (Depozisyon kouch atomik)

Ann pran yon gade pi pre nan teknoloji depo fim mens ki soti nan twa kategori sa yo.

 

Pwosesis depo chimik vapè

Depozisyon chimik vapè (CVD) fòme yon fim mens sou sifas yon substra atravè dekonpozisyon tèmik ak/oswa reyaksyon konpoze gaz yo. Materyèl kouch fim ki ka fè pa metòd CVD la gen ladan carbure, nitrure, borid, oksid, sulfid, selenide, telluride, osi byen ke kèk konpoze metal, alyaj, elatriye.

Depo vapè chimik se kounye a yon metòd fabrikasyon mikwoskopik enpòtan paske li gen karakteristik sa yo:

1. Lajè ran de depo: fim metalik ak ki pa metalik ka depoze, osi byen ke fim ak alyaj milti-eleman, osi byen ke seramik oswa kouch konpoze jan sa nesesè.

2. Reyaksyon CVD la te pote soti nan presyon atmosferik oswa vakyòm ki ba, ak difraksyon nan kouch la se yon bon bagay, epi li ka respire kouvwi pou twou gwo twou san fon ak twou amann sou sifas ki gen fòm konplèks oswa pyès.

3. Li ka jwenn yon kouch fim mens ak pite segondè, bon konpak, estrès ki ba rezidyèl ak bon kristalizasyon. Akòz difizyon mityèl gaz reyaksyon, pwodwi reyaksyon ak substrats, yo ka jwenn yon fim ki byen adezif, ki enpòtan pou fim ranfòsman sifas tankou pasivasyon sifas, rezistans korozyon ak rezistans mete.

4. Depi tanperati fim nan grandi pi ba anpil pase pwen k ap fonn nan materyèl fim nan, li posib pou jwenn yon kouch fim trè pi, konplètman kristalize, ki nesesè pou kèk kouch semi-conducteurs.

5. Lè w ajiste paramèt depo yo, konpozisyon chimik, mòfoloji, estrikti kristal ak gwosè grenn nan CLADDING ka efektivman kontwole.

6. Ekipman an senp, fasil pou opere epi kenbe.

7. Tanperati reyaksyon an twò wo, jeneralman 850 ~ 1100 degre, ak anpil materyèl matris pa ka kenbe tèt ak tanperati ki wo nan CVD. Plasma oswa teknoloji asistans lazè ka itilize pou diminye tanperati depozisyon an.

Pwosesis depo chimik vapè divize an twa etap enpòtan:

1, gaz reyaksyon an gaye nan sifas matris la

2, gaz reyaksyon an adsorbed sou sifas matris la

3, Yon reyaksyon chimik rive sou sifas matris la pou fòme depo solid epi pwodui ki soti nan faz gaz yo detache nan sifas matris la.

Reyaksyon depo chimik ki pi komen yo se: reyaksyon dekonpozisyon tèmik, reyaksyon chimik sentèz ak reyaksyon chimik transpò. Pwosesis reyaksyon prensipal yo nan CVD yo jan sa a:
i). Polysilicon

SiH4 ->Si + 2h2 (600 degre)

Vitès Depozisyon 100 - 200 nm /min

Yo ka ajoute fosfò (fosfin), bor (diborane) oswa gaz asenik. Polysilicon kapab tou dope ak gaz difizyon apre depozisyon.

ii).SilisyòmDiyoksid

SiH4 + O2→SiO2 + 2h2 (300 - 500 degre)

SiO2 yo itilize kòm yon izolasyon oswa kouch pasivasyon. Fosfò anjeneral ajoute pou jwenn pi bon pwopriyete koule elèktron. Lè Silisyòm prezan nan oksijèn, SiO2 grandi tèmik. Oksijèn soti nan oksijèn oswa vapè dlo. Kondisyon pou tanperati anbyen se 900 ~ 1200 degre. Sifas wafer Silisyòm apre oksidasyon selektif yo montre nan figi ki anba a:

Tou de oksijèn ak dlo difize atravè SiO2 ki egziste deja epi konbine avèk Si pou fòme SiO2 adisyonèl. Dlo (vapè) gaye pi fasil pase oksijèn, kidonk li grandi pi vit lè l sèvi avèk vapè. Ksid yo itilize pou bay yon kouch izolasyon ak pasivasyon pou fòme pòtay tranzistò a. Yo itilize oksijèn sèk pou fòme pòtay ak kouch oksid mens. Yo itilize vapè pou fòme yon kouch oksid epè. Kouch oksid posibilite a anjeneral alantou 1500 nm, ak kouch pòtay la anjeneral ant 200 nm ak 500 nm.

iii). Siicon Nitrure

3SiH4 + 4NH3 ->Si3N4 + 12H2

Ekipman CVD Depozisyon Vapè Chimik

Gen twa kalite debaz nan réacteurs CVD:

◈ APCVD: CVD presyon atmosferik

◈ LPCVD: Low presyon CVD, LPCVD

◈ UHVCVD: Ultrahigh vacuum CVD

◈ LCVD: Lazè CVD

◈ MOCVD: CVD metal-òganik

◈ CVD (PECVD

Dyagram chema ekipman pou pwosesis CVD ba presyon yo montre nan figi ki anba a.

Dyagram ki anba la a montre estrikti yon plant CVD ki amelyore ion ki itilize pou depoze kabòn epi prepare yon kouch ki sanble ak dyaman.

PVDPwosesis

Anba kondisyon vakyòm, materyèl la sou sifas sous materyèl la (solid oswa likid) se vaporize nan atòm gaz, molekil oswa pati iyonize nan iyon pa metòd fizik, ak yon fim mens ak yon fonksyon espesyal depoze sou sifas la nan matris la. atravè yon pwosesis gaz (oswa plasma) ba presyon. Depo vapè fizik ka pa sèlman depoze fim metal ak fim alyaj, men tou, ka depoze konpoze, seramik, semi-conducteurs, fim polymère, elatriye. Prensip debaz teknoloji depo vapè fizik la ka divize an twa etap pwosesis: (1) Vaporizasyon nan materyèl plating: menm si materyèl la plating evapore, sublime oswa sputtered, se sa ki, atravè sous la vaporizasyon nan materyèl la plating. (2) Migrasyon atòm, molekil oswa iyon materyèl plating la: Apre atòm yo, molekil oswa iyon yo founi pa sous gazeifikasyon an fè kolizyon, yo pral pwodwi yon varyete reyaksyon. (3) Depozisyon atòm plating, molekil oswa iyon sou substra a. Pwosesis teknoloji depo fizik vapè san polisyon e li gen kèk consommables. Fim nan se inifòm ak dans, ak fòs la obligatwa ak substra a se fò. Teknoloji a lajman ki itilize nan ayewospasyal, elektwonik, optik, machin, konstriksyon, endistri limyè, metaliji, materyèl ak lòt jaden, epi li ka prepare kouch ak mete ki reziste, korozyon ki reziste, dekoratif, konduktif, izolasyon, konduktiviti limyè, piezoelectricity, mayetis, lubrification, supèrkonduktivite ak lòt karakteristik. Genyen tou yon varyete de pwosesis pou depozisyon fizik vapè:

◈ Kouch vakyòm fim mens

◈ PVD-Sputtering

◈ Ion-Coating

Anba a nou dekri teknoloji pwosesis yo pou chak nan twa kalite metòd sa yo.

◈ Kouch vakyòm fim mens

Prensip:Kouch vakyòm fim mensse yon teknoloji ki chofe ak evapore sib la plating anba kondisyon vakyòm, se konsa ke yon gwo kantite atòm ak molekil yo vaporize epi kite materyèl la plating likid oswa kite sifas la plating solid (oswa sublimasyon), epi finalman depoze sou sifas la nan la. substra. Nan pwosesis la tout antye, atòm gaz ak molekil yo pral imigre dirèkteman nan matris la ak kèk kolizyon nan yon vakyòm, epi yo depoze sou sifas la nan matris la yo fòme yon fim mens. Metòd evaporasyon yo gen ladan chofaj rezistans, chofaj endiksyon segondè-frekans, gwo bout bwa elèktron, gwo bout bwa lazè, gwo bout bwa ion bonbadman plating materyèl, elatriye.

Kouch vakyòm fim mens se youn nan teknoloji ki pi ansyen nan PVD.

Sous evaporasyon:Se materyèl la plating chofe nan tanperati a evaporasyon ak vaporize, aparèy chofaj sa a yo rele yon sous evaporasyon. Sous evaporasyon ki pi souvan itilize yo se sous evaporasyon rezistans ak sous evaporasyon elèktron, ak sous evaporasyon pou rezon espesyal yo enkli chofaj endiksyon segondè-frekans, chofaj arc, chofaj radyasyon, sous evaporasyon chofaj lazè, elatriye Pwosesis: Pwosesis debaz vakyòm. evaporasyon se jan sa a:

Tretman pre-plating: ki gen ladan netwayaj pati plating ak pre-tretman. Metòd netwayaj espesifik yo gen ladan netwayaj ajan netwayaj, netwayaj sòlvan chimik, netwayaj ultrasons ak netwayaj bonbadman ion. Pretretman espesifik gen ladan retire estatik, kouch primè, elatriye.

Chajman founo: ki gen ladan netwayaj chanm vakyòm, netwaye krochi plating, enstalasyon ak debogaj sous evaporasyon, ak kouch rob.

Vacuuming: Anjeneral, premye ponp lan ki graj a plis pase 6.6Pa, ponp lan vakyòm antretyen pre-etap nan ponp lan difizyon louvri pi bonè, epi ponp lan difizyon chofe. Apre prechofaj la ase, louvri valv segondè a epi ponpe li nan yon vakyòm background nan 6 × 10-3 Pa ak yon ponp difizyon.

Kwit: Kwit pati plak yo nan tanperati a vle.

Iyon bonbadman: degre vakyòm se jeneralman 10Pa ~ 10-1 Pa, vòltaj bonbadman ion lan se 200V ~ 1kV vòltaj segondè negatif, ak tan depa a se 5min ~ 30min,

Pre-fonn: Ajiste aktyèl la pou pre-fonn materyèl la plating, ak degaze pou 1min ~ 2min.

Depozisyon evaporatif: Ajiste aktyèl evaporasyon an selon kondisyon yo jouk nan fen tan an depo vle. 8. Refwadisman: Pati plake yo refwadi nan yon sèten tanperati nan chanm vakyòm lan.

9. Fou: Apre w fin chwazi, fèmen chanm vakyòm lan, vakyòm nan 1 × 10-1 Pa, epi ponp difizyon an refwadi nan tanperati admisib la anvan ou fèmen ponp antretyen an ak dlo refwadisman.

◈ PVD-Sputtering

Kouch sputtering refere a itilizasyon patikil enèji yo jwenn (tankou iyon agon) pou bonbade sifas materyèl sib la anba kondisyon vakyòm, pou atòm yo sou sifas materyèl sib la ka jwenn ase enèji pou chape, pwosesis sa a se yo rele sputtering. Se sib la sputtered depoze sou sifas la nan substra a, ki rele sputtering kouch.

Atòm Agon (Ar) yo ka ionize nan iyon Agon (Ar +) lè yo ranpli Agon (Ar) nan yon anviwònman vakyòm ak dechaje Agon nan vòltaj segondè. Anba aksyon fòs jaden elektrik la, iyon agon yo akselere bonbadman sib katod la fèt ak materyèl plating, epi yo pral sputtered sib la epi depoze sou sifas pyès la.

Kouch sputtering ka divize an sputtering DC, sputtering frekans radyo ak magnetron sputtering, ak sous vòltaj ekoulman korespondan ak jaden kontwòl yo se wo-vòltaj aktyèl dirèk, frekans radyo (RF) altènatif aktyèl ak magnetron (M) jaden, respektivman.

Sputtering kouch, gwo vitès depo, bon repetibilite pwosesis, automatisation fasil, apwopriye pou gwo-echèl kouch dekorasyon achitekti ak kouch fonksyonèl nan materyèl endistriyèl. Sputtering penti jwe tou yon wòl enpòtan nan envantè de sikui entegre ak aparèy semi-conducteurs.

Ak devlopman nan gwo teknoloji ak endistri émergentes, gen anpil nouvo ak avanse rekò nan teknoloji depo vapè fizik, tankou milti-arc ion plating ak magnetron sputtering konpatibilite teknoloji, gwo rektangilè sib long-arc ak sib sputtering, ki pa ekilib. magnetron sputtering objektif, teknoloji sib jimo, riban kim milti-ark depozisyon likidasyon kouch teknoloji, teren fibre twal likidasyon teknoloji kouch, elatriye, itilize nan seri konplè nan ekipman kouch, nan òdinatè a otomatik ki fonksyone, gwo-echèl endistri chimik echèl devlopman.

◈ Ion-Coating

Prensip debaz nan kouch ion se sèvi ak teknoloji iyonizasyon plasma anba kondisyon vakyòm pou pasyèlman ionize atòm yo nan materyèl la plating nan iyon, epi an menm tan an pwodwi anpil gwo enèji net atòm. Yon patipri negatif aplike nan substra a yo dwe plake, se konsa ke anba aksyon an nan patipri gwo twou san fon negatif, iyon yo depoze sou sifas la nan substra a yo fòme yon fim mens.

Avèk èd gaz inaktif ekla, kouch ion la fè materyèl la plating (tankou metal Titàn) gazifye ak evapore ak ionize, ak iyon yo akselere pa jaden elektrik la bonbade sifas la nan materyo a ak pi wo enèji, nan sa a. tan, si diyoksid kabòn, nitwojèn ak lòt gaz reyaksyon yo prezante, kouch TiC ak TiN ki kouvri yo ka jwenn sou sifas pyès la, ak dite a se osi wo ke 2000HV.

Kouch iyon se youn nan pwosesis kouch ki pi lajman itilize nan metòd depo fizik vapè.

Avantaj li yo se jan sa a:

① Adhesion ki genyen ant kouch fim nan ak matris la fò, ak tanperati reyaksyon an ba.

② Kouch fim nan inifòm ak dans.

③Bon likidasyon plating anba presyon patipri negatif.

④Pa gen kontaminasyon.

⑤ Yon pakèt materyèl substra yo apwopriye pou ion plating.

Ak devlopman nan teknoloji kouch ion, anpil fason diferan nan teknoloji kouch ion te parèt, tankou: reyaktif ion plating, Plasma kouch, milti-arc ion plating, elatriye Mwen pa pral ale nan yo tout isit la.

PVDEkipman

Ekipman depo vakyòm fizik gen ladann vakyòm evaporasyon coaters, vakyòm sputter coaters, ak vakyòm ion coaters.Figi ki anba a montre prensip estriktirèl coater vakyòm evaporasyon an.

Figi sa a montre dyagram chematik estrikti ekipman nan kouch sputter

Figi sa a montre dyagram chema estriktirèl ekipman kouch ion yo

ALDPwosesis

ALD:Atomic Layers Deposition se yon teknoloji depo fim mens ki gen gwo presizyon ki baze sou depo chimik vapè (CVD), ki se yon teknoloji ki depoze materyèl materyèl kouch pa kouch sou sifas yon substra nan fòm yon sèl fim atomik ki baze sou faz vapè chimik.Kontrèman ak CVD konvansyonèl yo, ALD se depozisyon kote précurseurs reyaksyon yo altènativman depoze, ak reyaksyon chimik nouvo fim atomik la dirèkteman gen rapò ak anvan an. kouch, se konsa ke yon sèl kouch atòm depoze nan chak reyaksyon.

Se sèlman yon sèl kouch atòm depoze nan chak reyaksyon, ki se pwòp tèt ou-limite, ki pèmèt fim nan dwe depoze sou substra a konfòm ak pinhole-gratis. Kòm yon rezilta, epesè fim nan ka jisteman kontwole pa kontwole kantite sik depo.

Materyèl depoze ALD gen ladan metal, oksid, kabòn (azòt, souf, Silisyòm), divès kalite materyèl semi-conducteurs, ak materyèl supèrkondiktè. Kòm sikui yo entegre yo vin pi plis ak plis entegre ak pi piti, segondè dielectric konstan (segondè k) pòtay dielectrics yo piti piti ranplase tradisyonèl pòtay oksid Silisyòm, ak rapò aspè a ap vin pi gwo ak pi gwo, ki mete pi devan kondisyon ki pi wo pou kapasite nan pwoteksyon etap nan. teknoloji depo, se konsa ALD te de pli zan pli adopte kòm yon nouvo pwosesis depo ki ka satisfè kondisyon ki anwo yo.

Yon sik ALD ka divize an kat etap:

Premye gaz précurseur a prezante nan substra a, epi adsorption oswa reyaksyon chimik rive ak sifas substra a;

Flush gaz ki rete a ak gaz inaktif;

Entwodwi dezyèm gaz précurseur; reyaksyon chimik ak premye gaz précurseur adsorbed sou sifas matris la pou fòme yon kouch, oswa pwodwi a reyaji ak premye précurseur ak matris la kontinye reyaji pou fòme yon kouch;

Lave depase gaz la ak gaz inaktif ankò.

Karakteristik ak avantaj teknoloji ALD:

Ekselan konfòmite twa dimansyon: ALD pwodui yon fim ki konsistan avèk fòm substra orijinal la, sa vle di fim nan ka depoze inifòm sou yon sifas ki sanble ak konkav. Se poutèt sa, li apwopriye pou substra nan diferan fòm; Fim ki genyen twa dimansyon inifòm, fòm ki konsistan ak konfòmite se avantaj inik ki genyen nan teknoloji ALD.

Segondè plat: Sifas la san pinhole, ak mekanis kwasans anba a detèmine nati pinhole-gratis fim nan, ki gen anpil valè pou aplikasyon pou bloke ak pasivasyon.

Ekselan adezyon: Adsorption chimik nan précurseur nan sifas substra a asire adezyon ekselan.

Bidjè tèmik ki ba (tanperati depo ki ba): Ka kwasans fim mens dwe fèt nan tanperati ki ba (tanperati chanm nan 400 degre), ki se trè atire pou aparèy polymère tanperati ak kouch biomateryèl.

Segondè presizyon: Ka epesè fim nan substra dwe kontwole tou senpleman ak jisteman pa kontwole sik reyaksyon an, ak presizyon nan epesè nan fim nan ka rive nan epesè nan yon atòm.

Ekipman ALD

Tanperati pwosesis la nan ekipman ALD se 5 0 ~ 500 degre, ki ka travay anba presyon nòmal, men li gen tandans travay anba presyon ki ba (0.1 ~ 10Torr). ALD ka divize an depozisyon atomik cho ak plasma-enhanced depo kouch atomik (PEALD) dapre diferan metòd ekipman pou enèji. Tèmik ALD depann sou enèji tèmik pou eksite de oswa plis précurseurs pou reyaji chimikman. Yo nan lòd yo bay ase enèji deklanchman reyaksyon, ekipman depo kouch atomik tèmik jeneralman travay nan seri a nan 200 ~ 500 degre.

Foto ki anba a montre yon aparèy ALD ki gen yon sèl wafer

0020-24896 BAG KOUVÈT 6" SST 101 AL

 

--Fin--