1. Destpêk
Pêvajoya girêdana maddeyên (materyalên xav) li ser rûyê materyalên substratê bi rêbazên fîzîkî an kîmyewî jê re mezinbûna fîlima tenik tê gotin.
Li gorî prensîbên xebatê yên cihêreng, depokirina fîlima zirav a yekbûyî dikare li jêr were dabeş kirin:
-Derxistina vaporê ya fizîkî (PVD);
-Depozisyona Vapora Kîmyewî (CVD);
-Dirêjkirinî.
2. Pêvajoya Mezinbûna Fîlma Nazik
2.1 Pêvajoya hilweşandina buhara fizîkî û rijandin
Pêvajoya depokirina buhara laşî (PVD) bi karanîna awayên fizîkî yên wekî evaporkirina valahiya, rijandin, pêlavkirina plazmayê û epîtaksiya tîrêjê molekulî ji bo avakirina fîlimek zirav li ser rûyê waferê vedibêje.
Di pîşesaziya VLSI de, teknolojiya PVD ya herî berfireh tê bikar anîn sputtering e, ku bi giranî ji bo elektrod û girêdanên metal ên şebekeyên yekbûyî tê bikar anîn. Sputtering pêvajoyek e ku tê de gazên nadir [wek argon (Ar)] di bin çalakiya zeviyek elektrîkî ya derveyî de di bin şert û mercên valahiya bilind de di nav îyonan de (wek Ar+) têne îyonîzekirin, û çavkaniya armanca materyalê di bin hawîrdorek voltaja bilind de bombebaran dikin. avêtina atom an molekulên maddeya mebestê, û dûv re digihîje rûbera waferê ku piştî pêvajoyek firînek bê pevçûn, fîlimek zirav çêbike. Ar xwedan taybetmendiyên kîmyewî yên domdar e, û îyonên wê dê bi materyalê armanc û fîlimê re reaksiyonê kîmyewî nekin. Gava ku çîpên hevgirtî dikevin serdema pêwendiya sifir a 0.13μm, qata materyalê astengiya sifir fîlim nîtrîda titanium (TiN) an nîtrîda tantalum (TaN) bikar tîne. Daxwaza teknolojiya pîşesazî lêkolîn û pêşkeftina teknolojiya şilandina reaksiyonên kîmyewî pêş xistiye, ango di jûreya avêtinê de, ji bilî Ar, nîtrojenek gaza reaktîf (N2) jî heye, lewra Ti an Ta ji maddeya armanc Ti an Ta bi N2 re reaksiyonê dike da ku fîlima TiN an TaN ya pêwîst çêbike.
Sê rêgezên şûştinê yên bi gelemperî têne bikar anîn hene, bi navî sputtering DC, RF sputtering and magnetron sputtering. Her ku yekbûna dorhêlên yekbûyî her ku diçe zêde dibe, hejmara qatên têlên metal ên pir-qatî zêde dibe, û sepana teknolojiya PVD her ku diçe berfirehtir dibe. Materyalên PVD Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2, hwd.
Pêvajoyên PVD û sputterkirinê bi gelemperî di jûreyek reaksiyonê ya pir girtî de bi dereceyek valahiya 1×10-7 heya 9×10-9 Torr têne qedandin, ku dikare paqijiya gazê di dema reaksiyonê de misoger bike; di heman demê de, voltaja bilind a derveyî pêdivî ye ku gaza nadir îyonîze bike da ku voltaja têra xwe bilind çêbike ku armancê bombebaran bike. Parametreyên sereke yên ji bo nirxandina pêvajoyên PVD û sputtering mîqdara tozê, û her weha nirxa berxwedanê, yekrengî, stûrbûna refleksîyonê û stresa fîlimê pêk tê.
2.2 Pêvajoya Rakirina Vapora Kîmyewî û Sputtering
Depokirina buhara kîmyewî (CVD) teknolojiyek pêvajoyê vedibêje ku tê de cûrbecûr reaktantên gazê yên bi zextên parçeyî yên cihêreng di germahî û zextek diyarkirî de bi kîmyewî reaksiyonê dikin, û maddeyên hişk ên ku têne hilberandin li ser rûyê materyalê substratê têne razandin da ku ziraviya xwestinê bistînin. fîlm. Di pêvajoya çêkirina dorhêla yekbûyî ya kevneşopî de, materyalên fîlima tenik ên hatine bidestxistin bi gelemperî pêkhateyên wekî oksîd, nîtrîd, karbîd, an materyalên wekî siliconê polîkrîstalîn û silicona amorf in. Mezinbûna epîtaksial a hilbijartî, ku bi gelemperî piştî girêka 45nm tê bikar anîn, wekî çavkanî û rijandina SiGe an mezinbûna epîtaksial a bijartî Si, di heman demê de teknolojiyek CVD ye.
Ev teknolojiyê dikare berdewam bike ku materyalên yek krîstal ên ji heman celebê an jî mîna tora orîjînal li ser bingehek yek krîstal a silicon an materyalên din ên li ser tîrêjê orjînal çêbike. CVD bi berfirehî di mezinbûna fîlimên dielektrîkî yên îzolekirinê de (wek SiO2, Si3N4 û SiON, hwd.) û fîlimên metal (wekî tungsten, hwd.) tê bikar anîn.
Bi gelemperî, li gorî dabeşkirina zextê, CVD dikare di nav depokirina buhara kîmyewî ya zexta atmosferê (APCVD), depokirina buhara kîmyewî ya bine-atmosferê (SAPCVD) û depokirina buhara kîmyewî ya nizm (LPCVD) were dabeş kirin.
Li gorî dabeşkirina germahiyê, CVD dikare di nav germahiya bilind / germahiya nizm de fîlima oksîdê ya hilma kîmyewî (HTO / LTO CVD) û depokirina germa kîmyewî ya bilez (Rapid Thermal CVD, RTCVD) were dabeş kirin;
Li gorî çavkaniya reaksiyonê, CVD dikare li CVD-based silane, CVD-based polyester (CVD-based TEOS) û depokirina buhara kîmyewî ya organîk a metal (MOCVD) were dabeş kirin;
Li gorî dabeşkirina enerjiyê, CVD dikare di nav depokirina buhara kîmyewî ya germî (CVD Thermal), depokirina buhara kîmyewî ya zêdekirî ya plazmayê (CVD Enhanced Plasma, PECVD) û depokirina buhara kîmyewî ya bi tansiyona bilind (High Density Plasma CVD, HDPCVD) were dabeş kirin. Di van demên dawî de, depokirina buhara kîmyewî ya herikbar (Flowable CVD, FCVD) bi şiyana dagirtina valahiyê ya hêja jî hate pêşve xistin.
Fîlimên CVD yên cihêreng xwedan taybetmendiyên cihêreng in (wekî pêkhatina kîmyewî, domdariya dielektrîkê, tansiyon, stres û voltaja têkçûnê) û dikarin li gorî hewcedariyên pêvajoyê yên cihêreng werin bikar anîn (wek germahî, girtina gavê, hewcedariyên dagirtin, hwd.).
2.3 Pêvajoya hilweşandina qata atomî
Rakirina tebeqeya atomê (ALD) bi mezinbûna fîlimek atomî ya yek qat bi qat ve tê wateya rijandina atoman qat bi qat li ser materyalek substratê. ALD-ya tîpîk rêbaza ketina pêşgirên gazê di nav reaktorê de bi şêwazek pêlkirî ya alternatîf dipejirîne.
Mînakî, pêşî, pêşgotina reaksiyonê 1 tê nav rûbera substratê, û piştî adsorbasyona kîmyewî, li ser rûyê substratê qatek atomî yekane çêdibe; Dûv re pêşgirê 1 ku li ser rûyê substratê û di jûreya reaksiyonê de dimîne ji hêla pompek hewayê ve tê derxistin; Dûv re pêşgirê reaksiyonê 2 tê nav rûbera substratê, û bi kîmyewî bi pêşgira 1-ê ya ku li ser rûbera substratê tê veguheztin re reaksiyonê dike da ku materyalê fîlima tenik û hilberên têkildar ên li ser rûyê substratê çêbike; dema ku pêşnûma 1 bi tevahî bertek nîşan bide, reaksîyon dê bixweber biqede, ku ev taybetmendiya xwe-sînordar a ALD-ê ye, û dûv re reaktant û hilberên mayî têne derxistin da ku ji bo qonaxa paşîn a mezinbûnê amade bibin; bi dûbarekirina pêvajoya jorîn bi domdarî, rijandina materyalên fîlima nazik ku qat bi qat bi atomên yekane têne mezin kirin dikare were bidestxistin.
Hem ALD û hem jî CVD awayên danasîna çavkaniyek reaksiyona kîmyewî ya gazê ne ku bi kîmyewî li ser rûyê substratê reaksiyonê bikin, lê cûdahî ev e ku çavkaniya reaksiyona gazê ya CVD xwedan taybetmendiya mezinbûna xwe-sînordar nîne. Dikare were dîtin ku mifteya pêşkeftina teknolojiya ALD ev e ku pêşiyan bi taybetmendiyên reaksiyonê yên xweser-sînordar bibînin.
2.4 Pêvajoya Epitaxial
Pêvajoya epitaxial pêvajoyek mezinbûna qatek yek krîstal a bi tevahî fermankirî li ser substratek vedibêje. Bi gelemperî, pêvajoya epitaxial mezinbûna qatek krîstal e ku bi heman rêgezek tîrêjê wekî substrata orîjînal li ser substratek yek krîstal mezin dibe. Pêvajoya epîtaksial bi berfirehî di hilberîna nîvconductor de tê bikar anîn, wek waferên siliconê epitaxial di pîşesaziya çerxa yekbûyî de, çavkaniya vegirtî û mezinbûna epitaxial a transîstorên MOS-ê, mezinbûna epitaxial li ser substratên LED, hwd.
Li gorî qonaxên cihêreng ên çavkaniya mezinbûnê, rêbazên mezinbûna epitaxial dikarin li ser epitaxy qonaxa hişk, epitaxy qonaxa şil, û epitaxy qonaxa vaporê bêne dabeş kirin. Di hilberîna çerxa yekbûyî de, rêbazên epîtaksial ên bi gelemperî têne bikar anîn epîtaksiya qonaxa zexm û epîtaksiya qonaxa vaporê ne.
Epîtaksiya qonaxa zexm: bi mezinbûna qatek yek krîstal a li ser substratek bi karanîna çavkaniyek hişk vedibêje. Mînakî, paqijkirina termal piştî îlonê bi rastî pêvajoyek epîtaksiya qonaxek zexm e. Di dema çandina îyonê de, atomên sîlîkonê yên wafera siliconê ji hêla îyonên bi enerjîya bilind ve têne bombe kirin, pozîsyonên xweyên tîrêjê yên orîjînal dihêlin û amorf dibin, û tebeqeyek silicon a amorf a rûerdê ava dikin. Piştî germbûna germî ya bilind, atomên amorf vedigerin pozîsyonên xwe yên tîrêjê û bi rêgeziya krîstala atomê ya li hundurê substratê re hevaheng dimînin.
Rêbazên mezinbûnê yên epîtaksiya qonaxa vaporê di nav xwe de epîtaksiya qonaxa vaporê ya kîmyewî, epîtaksiya tîrêjê molekular, epîtaksiya qata atomê, hwd. Prensîba epîtaksiya qonaxa buhara kîmyewî bi bingehîn wekî ya depokirina buhara kîmyewî ye. Her du jî pêvajoyên ku piştî tevlihevkirina gazê bi reaksiyonên kîmyayî li ser rûbera waferan fîlimên nazik depo dikin.
Cûdahî ev e ku ji ber ku epîtaksiya qonaxa buhara kîmyewî yek qatek krîstal mezin dibe, ji bo naveroka nepaqijiyê di nav amûrê de û paqijiya rûyê waferê de hewcedariyên wê zêdetir in. Pêvajoya pêvajoya siliconê ya epitaxial ya qonaxa buhara kîmyewî ya destpêkê pêdivî ye ku di bin şert û mercên germahiya bilind de (ji 1000 ° C mezintir) were meşandin. Bi baştirkirina alavên pêvajoyê, nemaze pejirandina teknolojiya jûreya pevguherîna valahiya, paqijiya valahiya amûrê û rûbera wafera silicon pir baştir bûye, û epîtaksiya silicon dikare li germahiyek kêmtir (600-700 °) were meşandin. C). Pêvajoya wafera siliconê ya epitaxial ev e ku li ser rûbera wafera siliconê qateyek ji siliconek krîstal mezin bibe.
Li gorî substrata siliconê ya orîjînal, tebeqeya siliconê ya epitaxial xwedan paqijiya bilindtir û kêmasiyên tîrêjê ye, bi vî rengî hilberîna hilberîna nîvconductor çêtir dike. Digel vê yekê, qalindbûna mezinbûnê û giraniya dopîngê ya qatê siliconê epîtaksial ku li ser şilava silikonê hatî mezin kirin dikare bi nermî were sêwirandin, ku ev nermbûn dide sêwirana cîhazê, wek kêmkirina berxwedana substratê û zêdekirina îzolekirina substratê. Pêvajoya epîtaksial a çavkanî-drav a bicîbûyî teknolojiyek e ku bi berfirehî di girêkên teknolojiya mantiqa pêşkeftî de tê bikar anîn.
Ew pêvajoya mezinbûna epîtaksikî ya germanium silicon an silicon a dopîkirî li herêmên çavkanî û rijandina transîstorên MOS-ê vedibêje. Feydeyên sereke yên danasîna pêvajoya epîtaksial a çavkanî-dravdana bicîbûyî ev in: mezinbûna qatek pseudokrîstalîn a ku stresê dihewîne ji ber adaptasyona tîrêjê, başkirina tevgera hilgirê kanalê; Dopîngê li cîhê çavkanî û rijandinê dikare berxwedana parazît a girêdana çavkanî-drav kêm bike û kêmasiyên îlonê yên enerjiya bilind kêm bike.
3. alavên mezinbûna film tenik
3.1 Amûrên evaporasyona valahiya
Avûlkirina valahiya rêbazek nixumandinê ye ku materyalên hişk di jûreyek valahiyê de germ dike da ku bibe sedem ku ew biherikin, biherikin an binav bibin, û dûv re li ser rûyê materyalek substratê di germahiyek diyar de biqelînin û razînin.
Bi gelemperî ew ji sê beşan pêk tê, ango pergala valahiya, pergala evaporasyonê û pergala germkirinê. Pergala valahiya ji lûleyên valahiya û pompeyên valahiya pêk tê, û fonksiyona wê ya sereke peydakirina hawîrdorek valahiya jêhatî ji bo evaporasyonê ye. Pergala evaporasyonê ji tabloyek evaporasyonê, pêkhateyek germkirinê û pêkhateyek pîvana germahiyê pêk tê.
Materyalên mebesta ku bêne hilkirin (wek Ag, Al, hwd.) li ser maseya evaporasyonê tê danîn; hêmana germkirin û pîvandina germahiyê pergalek girtî ye ku ji bo kontrolkirina germahiya evaporasyonê tê bikar anîn da ku evaporasyona bêkêmasî peyda bike. Pergala germkirinê ji qonaxek wafer û beşek germkirinê pêk tê. Qonaxa waferê ji bo danîna substratê ku pêdivî ye ku fîlima nazik li ser were rijandin tê bikar anîn, û pêkhateya germkirinê ji bo pêkanîna germkirina substratê û kontrolkirina bertekên pîvana germahiyê tê bikar anîn.
Jîngeha valahiya di pêvajoya evaporasyona valahiya de, ku bi rêjeya evaporasyonê û kalîteya fîlimê ve girêdayî ye, rewşek pir girîng e. Ger dereceya valahiya pêdiviyan nebîne, atom an molekulên vaporkirî dê pir caran bi molekulên gazê yên mayî re li hev bikevin, rêça wan a azad piçûktir bike, û atom an molekul dê bi giranî belav bibin, bi vî rengî rêça tevgerê biguhezînin û fîlimê kêm bikin. rêjeya damezrandinê.
Digel vê yekê, ji ber hebûna molekulên gazê yên nepaqijiyê yên mayî, fîlima ku hatî razandin bi giranî gemarî û bi kalîte belengaz e, nemaze dema ku rêjeya bilindbûna zextê ya odeyê li gorî standardê nemîne û rijandin hebe, hewa dê di hundurê jûreya valahiyê de derkeve. , ku dê bandorek cidî li ser kalîteya fîlmê bike.
Taybetmendiyên avahîsaziyê yên amûra evaporkirina valahiya diyar dikin ku yekrengiya xêzkirina li ser binerdeyên mezin nebaş e. Ji bo baştirkirina yekrengiya wê, rêbaza zêdekirina dûrahiya çavkanî-substratê û zivirîna substratê bi gelemperî tête pejirandin, lê zêdekirina dûrahiya çavkanî-substratê dê rêjeya mezinbûnê û paqijiya fîlimê bike qurban. Di heman demê de, ji ber zêdebûna cîhê valahiya, rêjeya karanîna maddeya hilkirî kêm dibe.
3.2 Amûrên hilweşandina buhara laşî ya DC
Depokirina buhara laşî ya rasterê ya rasterast (DCPVD) jî wekî şûştina katodê an şûştina du-qonaxa DC-ya valahiya tê zanîn. Materyalên armancê yên valahiya DC-ê wekî katod û substrate wekî anode tê bikar anîn. Bi îyonîzekirina gaza pêvajoyê ve bi îyonîzekirina valahiya plasma tê çêkirin.
Parçeyên barkirî yên di plazmayê de di qada elektrîkê de bi lez û bez dibin ku rêjeyek diyar enerjiyê bistînin. Parçeyên bi enerjiya têra xwe rûyê madeya armancê bombebaran dikin, ji ber vê yekê atomên hedef têne rijandin; atomên hûrkirî yên bi enerjiya kînetîk a diyarkirî ber bi substratê ve diçin û li ser rûyê substratê fîlimek zirav çêdikin. Gaza ku ji bo rijandinê tê bikar anîn bi gelemperî gazek nadir e, wek argon (Ar), ji ber vê yekê fîlima ku ji rijandinê çêdibe dê neqelibî; ji bilî vê, radius atomê yên argon ji bo sputtering guncawtir e.
Divê qebareya keriyên rijandin nêzî mezinahiya atomên mexseda ku bên rijandin be. Ger pirtikên pir mezin an jî pir piçûk bin, şilbûna bi bandor çê nabe. Ji bilî faktora mezinahiya atomê, faktora girseya atomê jî dê bandorê li kalîteya sputterkirinê bike. Ger çavkaniya pariyên rijandin pir sivik be, atomên hedef nayên rijandin; ger keriyên şuştinê pir giran bin, armanc dê “biçin” û mexdûr neyê rijandin.
Pêdivî ye ku materyalê armancê ku di DCPVD-ê de tête bikar anîn divê rêveker be. Ji ber ku dema ku îyonên argon ên di gaza pêvajoyê de materyalê armancê bombebaran dikin, ew ê bi elektronên li ser rûyê materyalê armanc re ji nû ve werin berhev kirin. Dema ku maddeya mebest rêgirek mîna metal be, elektronên ku ji hêla vê vekombînasyonê ve têne xerc kirin ji hêla dabînkirina hêzê û elektronên azad ên li beşên din ên maddeya armancê bi riya veguheztina elektrîkê hêsantir têne tije kirin, ji ber vê yekê rûyê materyalê armanc wekî tevayî bi barkirina neyînî dimîne û rijandin tê domandin.
Berevajî vê, heke maddeya armanc îzolasyonek be, piştî ku elektronên li ser rûyê maddeya armanc ji nû ve werin berhev kirin, elektronên azad ên li beşên din ên madeya armancê bi rêgirtina elektrîkê nekarin ji nû ve werin tije kirin, û tewra barên erênî jî dê li ser hev kom bibin. rûyê maddeya armancê, dibe sedem ku potansiyela madeya armancê rabe, û bara neyînî ya madeya armanc qels dibe heya ku winda bibe, di dawiyê de dibe sedema bidawîbûna şûştinê.
Ji ber vê yekê, ji bo ku materyalên îzolasyonê jî ji bo şûştinê bikar bînin, pêdivî ye ku meriv rêbazek din a şilandinê bibîne. Sputterkirina frekansa radyoyê rêbazek şûştinê ye ku hem ji bo armancên gerîdok û hem jî ji bo armancên ne-rêvebir guncan e.
Dezavantajek din a DCPVD ev e ku voltaja şewatê bilind e û bombardumana elektronê ya li ser substratê xurt e. Rêbazek bi bandor ji bo çareserkirina vê pirsgirêkê ev e ku meriv şûştina magnetronê bikar bîne, ji ber vê yekê şûştina magnetronê di warê çerxên yekbûyî de bi rastî nirxek pratîkî ye.
3.3 Amûrên Depokirina Vaporê Fîzîkî yên RF
Depokirina buhara laşî ya frekansa radyoyê (RFPVD) hêza frekansa radyoyê wekî çavkaniya heyecanê bikar tîne û rêbazek PVD ye ku ji bo cûrbecûr materyalên metal û ne-metal maqûl e.
Frekansên hevpar ên dabînkirina hêza RF-ya ku di RFPVD de têne bikar anîn 13.56MHz, 20MHz, û 60MHz in. Çêlekên erênî û neyînî yên dabînkirina hêza RF-ê bi hevûdu xuya dikin. Dema ku mebesta PVD di nîvê çerxa erênî de ye, ji ber ku rûbera armanc di potansiyelek erênî de ye, elektronên di atmosfera pêvajoyê de dê berbi rûyê armancê biherikin da ku barê erênî yê li ser rûyê wê kombûyî bêbandor bikin, û tewra berhevkirina elektronan berdewam bikin. rûerdê xwe bi awayekî neyînî çêdike; dema ku mebesta rijandinê di nîv-çerxa neyînî de be, îyonên erênî dê ber bi armancê ve biçin û li ser rûyê armancê qismî bêbandor bibin.
Tişta herî krîtîk ev e ku leza tevgera elektronan di qada elektrîkê ya RF de ji ya îyonên erênî pir zûtir e, dema ku nîv çerxên erênî û neyînî yek e, ji ber vê yekê piştî çerxek tam, rûyê armanc dê bibe. "net" bi neyînî barkirin. Ji ber vê yekê, di çend çerxên pêşîn de, barkirina neyînî ya rûyê armancê meylek zêdebûnê nîşan dide; paşê, rûbera armanc digihîje potansiyelek neyînî ya domdar; paşê, ji ber ku bara neyînî ya armancê bandorek rezîlkirinê li ser elektronan dike, rêjeya barên erênî û neyînî yên ku ji hêla elektrodê armanc ve têne wergirtin berbi hevsengiyê ve diçe, û armanc barek neyînî ya domdar pêşkêş dike.
Ji pêvajoya jorîn, tê dîtin ku pêvajoya damezrandina voltaja neyînî bi taybetmendiyên materyalê armanc bixwe re tune ye, ji ber vê yekê rêbaza RFPVD ne tenê dikare pirsgirêka şilkirina armancên îzolekirinê çareser bike, lê di heman demê de baş lihevhatî ye. bi armancên conductor metal adetî.
3.4 Amûrên sputtering Magnetron
Sputtering Magnetron rêbazek PVD ye ku magnetan li pişta armancê zêde dike. Magnetên lêzêdekirî û pergala dabînkirina hêza DC (an dabînkirina hêza AC) çavkaniyek şûştina magnetronê pêk tîne. Çavkaniya sputtering tê bikar anîn da ku di jûreyê de zeviyek elektromagnetîk a înteraktîf çêbike, rêza tevgera elektronên di plazmayê de di hundurê odeyê de bigire û sînordar bike, riya tevgera elektronan dirêj bike, û bi vî rengî giraniya plazmayê zêde bike, û di dawiyê de bêtir bi dest bixe. deposition.
Wekî din, ji ber ku bêtir elektron li nêzî rûyê armancê têne girêdan, bombekirina substratê ji hêla elektronan ve kêm dibe, û germahiya substratê kêm dibe. Li gorî teknolojiya DCPVD-a plakaya daîre, yek ji taybetmendiyên herî diyar ên teknolojiya depokirina vaporê ya laşî ya magnetron ev e ku voltaja dakêşana şewatê kêmtir û aramtir e.
Ji ber ku tansiyona wê ya plasma ya bilind û berberiya şilkirinê ya mezintir, ew dikare karbidestiya hilweşandinê ya hêja, kontrolkirina stûrahiya depokirinê di navberek mezinahiyek mezin de, kontrolkirina berhevokê ya rastîn û voltaja şewatê ya kêmtir bi dest bixe. Ji ber vê yekê, şilkirina magnetronê di fîlima metal a heyî PVD de di rewşek serdest de ye. Sêwirana çavkaniya şûştina magnetronê ya herî hêsan ew e ku komek magnetron li ser pişta mebesta daîre (li derveyî pergala valahiya) were danîn da ku zeviyek magnetîkî ya paralel bi rûyê armancê re li deverek herêmî ya li ser rûyê armancê çêbike.
Ger magnetek daîmî were danîn, zeviya wê ya magnetîkî bi rêkûpêk sabît e, û di encamê de li ser rûyê armancê di jûreyê de belavkirinek zeviyek magnetîkî ya bi nisbet sabît çêdibe. Tenê materyalên li deverên taybetî yên armancê têne rijandin, rêjeya karanîna armanc kêm e, û yekrengiya fîlima amade nebaş e.
Ihtimalek diyar heye ku metala rijandin an jî perçeyên din ên maddî dê li ser rûyê armancê paşde werin razandin, bi vî rengî di perçeyan de kom bibin û qirêjiya kêmasiyê pêk bînin. Ji ber vê yekê, çavkaniyên şûştina magnetronê ya bazirganî bi piranî sêwirana magnetek zivirî bikar tînin da ku yekdestiya fîlimê, rêjeya karanîna armancê, û şûştina tevahî armancê baştir bikin.
Pir girîng e ku meriv van sê faktoran hevseng bike. Ger hevsengî baş neyê rêve kirin, dibe ku ew bibe sedema yekrengiya fîlimê ya baş û di heman demê de rêjeya karanîna armancê pir kêm bike (jiyana armancê kurt bike), an negihîje şuştina tam a armanc an jî korozyona tevahî armanc, ku dê di dema rijandinê de bibe sedema pirsgirêkên perçeyan. doz.
Di teknolojiya magnetron PVD de, pêdivî ye ku meriv mekanîzmaya tevgera magnetronê ya zivirî, şeklê armancê, pergala sarbûna armancê û çavkaniya kişandina magnetronê, û her weha veavakirina fonksiyonel a bingeha ku wafer hildigire, wek adsorption wafer û kontrolkirina germahiyê, were hesibandin. Di pêvajoya PVD de, germahiya waferê tê kontrol kirin da ku strûktûra krîstal, mezinahiya genim û rêgez, û her weha aramiya performansê werbigire.
Ji ber ku gihandina germê ya di navbera pişta waferê û rûyê bingehê de zextek diyar hewce dike, bi gelemperî di rêza çend Torr de, û zexta xebatê ya odeyê bi gelemperî di rêza çend mTorr de ye, zexta li ser piştê ye. ya waferê ji zexta li ser rûyê jor a waferê pir mezintir e, ji ber vê yekê çokek mekanîkî an çîçek elektrostatîk hewce ye ku wafer bi cih bike û bisînor bike.
Çûka mekanîkî ji bo bidestxistina vê fonksiyonê xwe dispêre giraniya xwe û keviya waferê. Her çend ew xwedan avantajên strukturên sade û bêhesasiya li ser materyalê waferê ye jî, bandora qeraxê ya waferê diyar e, ku ji bo kontrolkirina hişk a pirçan ne alîkar e. Ji ber vê yekê, ew di pêvajoya çêkirina IC de hêdî hêdî ji hêla çuçek elektrostatîk ve hatî guhertin.
Ji bo pêvajoyên ku bi taybetî ji germahiyê re ne hesas in, rêbazek ne-adsorption, xêzkirina pêwendiya ne-qiraxê (tu cûdahiya zextê di navbera rûberên jorîn û jêrîn ên waferê de) jî dikare were bikar anîn. Di dema pêvajoya PVD-ê de, xêzika odeyê û rûbera parçeyên ku bi plazmayê re têkildar in dê werin danîn û pêçandin. Dema ku qalindahiya fîlimê ya razandî ji sînor derbas bibe, fîlim dê biqelişe û biqelişe, û dibe sedema pirsgirêkên parçikan.
Ji ber vê yekê, dermankirina rûberê ya parçeyên wekî xêzkirinê mifteya dirêjkirina vê sînor e. Spîkirina rûkê û rijandina aluminium du awayên bi gelemperî têne bikar anîn, mebesta wan zêdekirina ziraviya rûkalê ye da ku girêdana di navbera fîlim û rûbera xêzkirinê de xurt bike.
3.5 Amûrên Depokirina Vaporê Fîzîkî yên Ionîzasyonê
Bi pêşveçûna domdar a teknolojiya mîkroelektronîkî, mezinahiyên taybetmendiyê piçûktir û piçûktir dibin. Ji ber ku teknolojiya PVD nikare rêwerziya hilweşandina perçeyan kontrol bike, şiyana PVD ku bikeve nav kun û kanalên teng ên bi rêjeyên aspektî yên bilind re tixûbdar e, ku sepana berfireh a teknolojiya kevneşopî ya PVD her ku diçe dijwartir dibe. Di pêvajoya PVD-ê de, her ku rêjeya awirê ya hêlîna porê zêde dibe, vegirtina li jêr kêm dibe, li quncika jorîn avahiyek berbiçav-a-vekirî çêdike, û li quncika jêrîn vegirtina herî qels pêk tîne.
Ji bo çareserkirina vê pirsgirêkê teknolojiya hilweşandina vaporê ya laşî ya yonîzekirî hate pêşve xistin. Ew pêşî atomên metal ên ku ji armancê hatine rijandin bi awayên cihêreng plazmatîze dike, û dûv re voltaja biasê ya ku li ser vaferê hatî barkirin eyar dike da ku rê û enerjiya îyonên metalê kontrol bike da ku herikîna îyonek metalê ya îstîqrar bi dest bixe da ku fîlimek tenik amade bike, bi vî rengî baştir dibe. nixumandina binê gavên bi rêjeyek bilind a kun û kanalên teng.
Taybetmendiya tîpîk a teknolojiya plazmaya metalê ya yonîzekirî lêzêdekirina kulîlkek frekansa radyoyê di odeyê de ye. Di dema pêvajoyê de, zexta xebatê ya odeyê di rewşek berbiçav de (5 û 10 carî ji zexta xebatê ya normal) tê domandin. Di dema PVD de, kulika frekansa radyoyê ji bo hilberîna herêma plazmaya duyemîn tê bikar anîn, ku tê de bi zêdebûna hêza frekansa radyoyê û zexta gazê re berhevoka plazmaya argon zêde dibe. Dema ku atomên metal ên ku ji armancê têne rijandin di vê herêmê re derbas dibin, ew bi plazmaya argonê ya bi tîrêjiya bilind re têkildar dibin û îyonên metal çêdikin.
Serîlêdana çavkaniyek RF-ê li hilgirê waferê (wek çokek elektrostatîk) dikare biasiya neyînî ya li ser waferê zêde bike da ku îyonên erênî yên metal bikişîne binê qulika porê. Ev herikîna îyona metal a rênîşandî ya ku berbi rûbera waferê ve ye, vegirtina binê gavê ya porên bi rêjeyek bilind û kanalên teng çêtir dike.
Nerazîbûna neyînî ya ku li vaferê tê sepandin di heman demê de dibe sedem ku îyon rûbera vaferê bombe bike (pişka berevajî), ku ev strukturên serûbinkirî yên devê porê qels dike û fîlimê ku li jêrê hatî razandin diherike ser dîwarên kêlekê yên li quncikên binê porê. groove, bi vî rengî vegirtina gavê li kuçan zêde dike.
3.6 Amûrên Rakirina Vaporê Kîmyewî Zexta Atmosferê
Amûrên barkirina buhara kîmyewî ya zexta atmosferê (APCVD) amûrek vedibêje ku çavkaniyek reaksiyonê ya gazê bi lezek domdar li ser rûyê substratek hişk a germkirî di binê hawîrdorek bi zextek nêzê zexta atmosferê de direşîne, û dibe sedem ku çavkaniya reaksiyonê bi kîmyewî reaksiyonê bike. rûyê substratê, û hilbera reaksiyonê li ser rûyê substratê tê razandin da ku fîlimek zirav çêbike.
Amûrên APCVD amûra CVD ya pêşîn e û hîn jî di hilberîna pîşesaziyê û lêkolîna zanistî de bi berfirehî tê bikar anîn. Amûrên APCVD dikarin ji bo amadekirina fîlimên zirav ên wekî silicon yek krîstal, silicona polîkrîstalîn, silicon dioxide, oksîdê zinc, dîoksît titanium, cama fosfosilikat, û cama borophosphosilicate were bikar anîn.
3.7 Amûrên Depokirina Vaporê Kîmyewî yên Zexta Kêm
Amûrên barkirina buhara kîmyewî ya bi tansiyona kêm (LPCVD) amûrê ku madeyên xav ên gazê bikar tînin ji bo reaksiyonên kîmyewî li ser rûberê substratek zexm di bin hawîrdorek germkirî (350-1100°C) û tansiyona kêm (10-100 mTorr) de vedibêjin, û reaktant li ser rûyê substratê têne razandin da ku fîlimek zirav ava bikin. Amûrên LPCVD li ser bingeha APCVD-ê têne pêşve xistin da ku qalîteya fîlimên nazik baştir bikin, yekdestiya belavkirinê ya pîvanên karakterîstîkî yên wekî stûrbûna fîlim û berxwedanê baştir bikin, û karbidestiya hilberînê baştir bikin.
Taybetmendiya wê ya sereke ev e ku di hawîrdorek zeviyê germî ya kêm-tansiyonê de, gaza pêvajoyê bi kîmyewî li ser rûyê substrata waferê reaksiyonê dike, û hilberên reaksiyonê li ser rûyê substratê têne razandin da ku fîlimek zirav çêbike. Amûrên LPCVD di amadekirina fîlimên zirav ên qalîteya bilind de xwedî avantaj in û dikarin ji bo amadekirina fîlimên zirav ên wekî oksîdê silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon carbide, galium nitride û graphene werin bikar anîn.
Li gorî APCVD-ê, hawîrdora reaksiyonê ya tansiyona kêm a alavên LPCVD rêça belaş û rêjeya belavbûna gazê di odeya reaksiyonê de zêde dike.
Molekulên gaza reaksiyonê û gaza hilgirê di jûreya reaksiyonê de dikare di demek kurt de bi rengek wekhev were belav kirin, bi vî rengî yekrêziya stûrbûna fîlimê, yekrengiya berxwedanê û vegirtina gavê ya fîlimê pir baştir dike, û vexwarina gaza reaksiyonê jî piçûk e. Wekî din, hawîrdora kêm-tansiyonê leza veguheztina madeyên gazê jî lez dike. Nepakî û hilberên reaksiyonê yên ku ji substratê têne belav kirin, dikarin bi lez û bez ji qada reaksiyonê di nav qata sînor de werin derxistin, û gaza reaksiyonê zû ji qata sînor derbas dibe ku ji bo reaksiyonê bigihîje rûyê substratê, bi vî rengî bi bandor xwe-dopingê ditepisîne, amade dike. fîlimên qalîteya bilind ên bi deverên veguhêz ên zirav, û di heman demê de karîgeriya hilberînê jî baştir dikin.
3.8 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Amûrên
Depokirina buhara kîmyewî ya zêdekirî ya plazmayê (PECVD) bi berfirehî tê bikar anînhin teknolojiya depokirina film. Di dema pêvajoya plazmayê de, pêşgotina gazê di bin çalakiya plazmayê de îyonîze dibe û komên çalak ên heyecan çêdike, ku li rûyê substratê belav dibin û dûv re reaksiyonên kîmyewî derbas dikin da ku mezinbûna fîlimê temam bikin.
Li gorî frekansa hilberîna plazmayê, plazmaya ku di PECVD de tê bikar anîn dikare li du celeban were dabeş kirin: plazmaya frekansa radyoyê (plasma RF) û plazmaya mîkropêlan (Plazmaya mîkrofê). Heya nuha, frekansa radyoyê ya ku di pîşesaziyê de tê bikar anîn bi gelemperî 13.56 MHz e.
Danasîna plazmaya frekansa radyoyê bi gelemperî li du celeban tê dabeş kirin: hevgirêdana kapasîtîf (CCP) û hevalbendiya induktîf (ICP). Rêbaza hevgirtina kapasîtîf bi gelemperî rêbazek reaksiyonê ya plazmayê ya rasterast e; dema ku rêbaza hevgirtina induktîf dikare rêbazek plazmaya rasterast an rêbazek plazmaya dûr be.
Di pêvajoyên hilberîna nîvconductor de, PECVD bi gelemperî ji bo mezinkirina fîlimên zirav li ser substratên ku metal an strukturên din ên hesas-germê hene tê bikar anîn. Mînakî, di warê pevgirêdana metal-paş-endî ya şebekeyên yekbûyî de, ji ber ku çavkanî, dergeh û strukturên dravê yên cîhazê di pêvajoya pêş-end-ê de hatine çêkirin, mezinbûna fîlimên zirav di warê pêwendiya metal de mijar e. ji bo astengiyên pir hişk ên budceya germî, ji ber vê yekê ew bi gelemperî bi alîkariya plazmayê tê qedandin. Bi eyarkirina parametreyên pêvajoya plazmayê, tîrêj, pêkhatina kîmyewî, naveroka nepaqijiyê, hişkiya mekanîkî û pîvanên stresê yên fîlima zirav a ku ji hêla PECVD ve hatî mezin kirin dikare di nav rêzek diyar de were sererast kirin û xweşbîn kirin.
3.9 Amûrên Depokirina Layera Atomî
Depokirina tebeqeya atomî (ALD) teknolojiyek hilweşandina fîlima zirav e ku bi rengek periyodîk di forma qatek hemamî-monoatom de mezin dibe. Taybetmendiya wê ev e ku qalindahiya fîlima depokirî bi kontrolkirina hejmara çerxên mezinbûnê bi rastî were sererast kirin. Berevajî pêvajoya hilweşandina vapora kîmyewî (CVD), du (an jî zêdetir) pêşgotinên di pêvajoya ALD-ê de bi rengekî din ji rûbera substratê re derbas dibin û ji hêla paqijkirina gaza nadir ve bi bandor têne veqetandin.
Dê her du pêşgotin di qonaxa gazê de tevnegerin û bigihîjin hev da ku bi kîmyewî reaksiyonê bikin, lê tenê bi adsorbasyona kîmyewî ya li ser rûyê substratê re bertek nîşan didin. Di her çerxa ALD-ê de, mîqdara pêşbirkê ku li ser rûbera substratê tê kişandin bi tîrêjiya komên çalak ên li ser rûyê substratê ve girêdayî ye. Dema ku komên reaktîf ên li ser rûbera substratê westiyabin, her çend zêde pêşnumayek were danîn jî, adsorbasyona kîmyewî dê li ser rûyê substratê çê nebe.
Ji vê pêvajoya reaksiyonê reaksiyonek xwe-sînordar a rûerdê tê gotin. Vê mekanîzmaya pêvajoyê qelewbûna fîlimê ku di her çerxa pêvajoya ALD de mezin dibe domdar dike, ji ber vê yekê pêvajoya ALD xwedan avantajên kontrolkirina stûrbûna rast û vegirtina gavê ya baş a fîlimê ye.
3.10 Amûrên Epitaxy Beam Molecular
Pergala Epitaxy Beam Molecular (MBE) ji amûrek epitaksial re vedibêje ku yek an çend tîrêjên atomî an tîrêjên molekular ên enerjiya germî bikar tîne da ku di bin şert û mercên valahiya ultra-bilind de bi lezek diyar li ser rûbera substratê ya germkirî birijîne, û li ser rûyê substratê bişewitîne û koç bike. da ku bi epîtaksî fîlimên tenik ên yek-kristalî li ser riya eksê krîstal a materyalê substratê mezin bibin. Bi gelemperî, di bin şertê germkirina bi firna jetê ya bi mertalek germê de, çavkaniya tîrêjê tîrêjek atomî an tîrêjek molekulî çêdike, û fîlim li ser riya keviya krîstal a materyalê substratê qat bi qat mezin dibe.
Taybetmendiyên wê germahiya mezinbûna epitaxial kêm in, û stûrbûn, navber, pêkhatina kîmyewî û berhevoka nepakiyê bi rastî di asta atomê de têne kontrol kirin. Her çend MBE ji amadekirina fîlimên yek krîstal ên ultra-tenik nîvconductor derketiye, lê sepana wê naha li cûrbecûr pergalên materyalê yên wekî metal û dîelektrîkên îzolekirî berfireh bûye, û dikare III-V, II-VI, silicon, silicon germanium (SiGe) amade bike. ), grafene, oksît û fîlimên organîk.
Pergala epîtaksiya tîrêjê ya molekulî (MBE) bi giranî ji pergalek valahiya ultra-bilind, çavkaniyek tîrêjê molekular, pergalek rastkirina substratê û germkirinê, pergalek veguheztina nimûneyê, pergalek çavdêriya li cîh, pergalek kontrolê, û ceribandinek pêk tê. sîstem.
Pergala valahiya pompeyên valahiya (pompên mekanîkî, pompeyên molekular, pompeyên ion, û pompeyên kondensasyonê, hwd.) û valvesên cihêreng hene, ku dikarin hawîrdorek mezinbûna valahiya ultra-bilind biafirînin. Rêjeya valahiya bi gelemperî 10-8 ber 10-11 Torr e. Pergala valahiyê bi gelemperî sê odeyên xebatê yên valahiya hene, bi navî jûreya derzîlêdanê ya nimûneyê, jûreya pêşdibistanê û analîza rûkal, û jûreya mezinbûnê.
Odeya derzîlêdanê ya nimûneyê ji bo veguheztina nimûneyan ji cîhana derve re tê bikar anîn da ku şert û mercên valahiya bilind ên odeyên din peyda bike; jûreya pêşdibistanê û analîza rûkal jûreya derzîlêdanê ya nimûneyê û jûreya mezinbûnê bi hev ve girêdide, û fonksiyona wê ya sereke ew e ku pêş-pêvajokirina nimûneyê (xezazkirina germahiya bilind da ku paqijiya tam a rûbera substratê misoger bike) û pêkanîna analîza pêşîn a rûyê li ser nimûneya paqijkirî; jûreya mezinbûnê beşa bingehîn a pergala MBE ye, ku bi giranî ji firna çavkaniyek û meclîsa pêvek a têkildar, konsolek kontrolê ya nimûneyê, pergalek sarbûnê, dabeşkirina elektronê ya enerjiya bilind a refleksê (RHEED), û pergalek çavdêriya li cîhê pêk tê. . Hin alavên MBE yên hilberînê xwedan mîhengên odeya mezinbûnê pirjimar in. Diagrama şematîkî ya strukturên alavên MBE li jêr tê nîşandan:
MBE ya materyalê silicon silicon-paqijiya bilind wekî madeya xav bikar tîne, di bin şert û mercên valahiya ultra-bilind (10-10~10-11Torr) de mezin dibe, û germahiya mezinbûnê 600~900℃ e, bi Ga (P-type) û Sb ( N-type) wekî çavkaniyên dopingê. Çavkaniyên dopîngê yên bi gelemperî wekî P, As û B têne bikar anîn kêm kêm wekî çavkaniyên tîrêjê têne bikar anîn ji ber ku evaporkirina wan dijwar e.
Odeya reaksiyonê ya MBE xwedan hawîrdorek valahiya ultra-bilind e, ku rêgeza azad a navînî ya molekulan zêde dike û gemarî û oksîdasyona li ser rûyê materyalê mezin dibe kêm dike. Materyalên epîtaksial ên ku hatine amadekirin xwedan morfolojî û yekrengiya rûkalê baş e, û dikare bi dopîngên cûda an pêkhateyên cûda yên maddî ve bibe avahiyek pirreng.
Teknolojiya MBE mezinbûna dubare ya tebeqeyên epîtaksial ên ultra-tenik bi qalindiya yek tebeqeya atomî bi dest dixe, û navbeynkariya di navbera qatên epîtaksial de zirav e. Ew mezinbûna nîvconduktorên III-V û materyalên din ên heterojen ên pir-pêkhatî pêşve dike. Heya nuha, pergala MBE bûye amûrek pêvajoyek pêşkeftî ji bo hilberîna nifşek nû ya amûrên mîkro û amûrên optoelektronîkî. Dezawantajên teknolojiya MBE rêjeya mezinbûna fîlimê ya hêdî, hewcedariyên valahiya bilind, û lêçûnên karanîna amûr û amûran e.
3.11 Pergala Epitaxy Qonaxa Vaporê
Pergala epîtaksiya qonaxa vaporê (VPE) ji amûrek mezinbûna epîtaksial re vedibêje ku pêkhateyên gazê vediguhezîne substratekê û bi reaksiyonên kîmyewî ve qatek maddî ya yek krîstal bi heman aranjêra tîrêjê wekî substratê werdigire. Tebeqeya epîtaksial dikare tebeqek homoepîtaksîal (Si/Si) an jî qatek heteroepîtaksîal (SiGe/Si, SiC/Si, GaN/Al2O3, hwd.) be. Heya nuha, teknolojiya VPE bi berfirehî di warên amadekirina nanomaterial, cîhazên hêzê, amûrên optoelektronîkî yên nîvconductor, fotovoltaîkên rojê, û çerxên yekbûyî de tê bikar anîn.
VPE-ya tîpîk epîtaksiya zexta atmosferê û epîtaksiya zexta kêmkirî, vekirina buhara kîmyewî ya valahiya ultra-bilind, hilanîna buhara kîmyewî ya organîk a metal, hwd. Xalên sereke di teknolojiya VPE de sêwirana odeya reaksiyonê, moda herikîna gazê û yekrengî, yekrengiya germahiyê û kontrolkirina rast in. Kontrolkirina zext û îstîqrarê, kontrolkirina perçe û kêmasiyan, hwd.
Heya nuha, rêwerziya pêşkeftinê ya pergalên VPE-ya bazirganî ya sereke barkirina waferê ya mezin, kontrola bi tevahî otomatîk, û çavdêriya rast-demê ya germahî û pêvajoya mezinbûnê ye. Pergalên VPE sê avahî hene: vertîkal, horizontî û silindrîk. Rêbazên germkirinê germkirina berxwedanê, germkirina induksiyonê ya frekansa bilind û germkirina tîrêjê ya infrasor vedigire.
Heya nuha, pergalên VPE bi piranî strukturên dîskê yên horizontî bikar tînin, ku xwedan taybetmendiyên yekrêziya baş a mezinbûna fîlima epitaxial û barkirina waferê ya mezin in. Pergalên VPE bi gelemperî ji çar beşan pêk tê: reaktor, pergala germkirinê, pergala riya gazê û pergala kontrolê. Ji ber ku dema mezinbûna fîlimên epîtaksial ên GaAs û GaN bi nisbeten dirêj e, germkirina induction û germkirina berxwedanê bi piranî têne bikar anîn. Di silicon VPE de, mezinbûna fîlima epîtaksial a stûr bi piranî germkirina induksiyonê bikar tîne; mezinbûna fîlima epîtaksial a zirav bi piranî germkirina infrasor bikar tîne da ku bigihîje armanca bilindbûna / daketina germahiya bilez.
3.12 Pergala Epîtaksiya Qonaxa Liquid
Pergala Epîtaksiya Qonaxa Liquid (LPE) ji alavên mezinbûna epîtaksial re vedibêje ku materyalê ku were mezin kirin (wek Si, Ga, As, Al, hwd.) û dopantan (wekî Zn, Te, Sn, hwd.) di nav de. metal bi nuqteyeke helînê kêmtir (wekî Ga, In, hwd.), ji ber vê yekê ku sol di nav halavê de têrbûyî an jî pir têr dibe, û dûv re jî krîstala yekane. substrat bi çareseriyê re tê têkilîdanîn, û bi sarbûna hêdî-hêdî maddeya krîstal ji haletê tê barandin, û tebeqeyek ji madeya krîstal bi avahiyek krîstal û domdar tîrêjê mîna ya substratê li ser rûyê substratê tê mezin kirin.
Rêbaza LPE ji hêla Nelson et al. di sala 1963 de. Ew ji bo mezinkirina fîlimên nazik Si û materyalên yek krîstal, û her weha materyalên nîvconductor yên wekî komên III-IV û teluride kadmiuma mercury tê bikar anîn, û dikare were bikar anîn ji bo çêkirina cûrbecûr amûrên optoelektronîkî, amûrên mîkropêl, alavên nîvconductor û hucreyên rojê. .
———————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera dikare peyda bikeparçeyên grafît, nerm / hişk hest, parçeyên silicon carbide, Parçeyên karbîd silicon CVD, ûParçeyên pêçandî yên SiC/TaCdi nav 30 rojan de.
Heke hûn bi hilberên nîvconductor yên jorîn re eleqedar in,ji kerema xwe di cara yekem de bi me re têkilî daynin.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Dema şandinê: Tebax-31-2024