1. Ներածություն
Նյութեր (հումք) նյութի մակերեսին ֆիզիկական կամ քիմիական մեթոդներով կցելու գործընթացը կոչվում է բարակ թաղանթի աճ։
Աշխատանքային տարբեր սկզբունքների համաձայն, ինտեգրալ սխեմայի բարակ թաղանթի նստվածքը կարելի է բաժանել.
- Ֆիզիկական գոլորշիների նստեցում (PVD);
-Քիմիական գոլորշիների նստեցում (CVD);
- Ընդլայնում.
2. Բարակ թաղանթների աճի գործընթաց
2.1 Ֆիզիկական գոլորշիների նստեցում և ցողման գործընթաց
Ֆիզիկական գոլորշիների նստեցում (PVD) գործընթացը վերաբերում է ֆիզիկական մեթոդների կիրառմանը, ինչպիսիք են վակուումային գոլորշիացումը, ցրումը, պլազմային ծածկույթը և մոլեկուլային ճառագայթով էպիտաքսիան՝ վաֆլի մակերեսի վրա բարակ թաղանթ ձևավորելու համար:
VLSI արդյունաբերության մեջ առավել լայնորեն կիրառվող PVD տեխնոլոգիան sputtering-ն է, որը հիմնականում օգտագործվում է էլեկտրոդների և ինտեգրալ սխեմաների մետաղական փոխկապակցման համար: Թրթռումը գործընթաց է, երբ հազվագյուտ գազերը [օրինակ՝ արգոնը (Ar)] իոնացվում են իոնների (օրինակ՝ Ar+) արտաքին էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ բարձր վակուումային պայմաններում և ռմբակոծում նյութի թիրախային աղբյուրը բարձր լարման միջավայրում։ տապալելով թիրախային նյութի ատոմները կամ մոլեկուլները, այնուհետև հասնել վաֆլի մակերեսին բարակ թաղանթ ձևավորելու առանց բախման թռիչքի գործընթացից հետո: Ar-ն ունի կայուն քիմիական հատկություններ, և նրա իոնները քիմիապես չեն փոխազդի թիրախային նյութի և թաղանթի հետ։ Քանի որ ինտեգրալ շղթայի չիպերը մտնում են 0,13 մկմ պղնձի փոխկապակցման դարաշրջան, պղնձի պատնեշի նյութի շերտը օգտագործում է տիտանի նիտրիդ (TiN) կամ տանտալի նիտրիդ (TaN) թաղանթ: Արդյունաբերական տեխնոլոգիաների պահանջարկը նպաստել է քիմիական ռեակցիաների ցրման տեխնոլոգիայի հետազոտմանը և զարգացմանը, այսինքն՝ ցողման խցիկում, բացի Ar-ից, կա նաև ռեակտիվ գազային ազոտ (N2), այնպես որ Ti կամ Ta-ն ռմբակոծվում է թիրախային նյութը Ti կամ Ta-ն արձագանքում է N2-ի հետ՝ առաջացնելով պահանջվող TiN կամ TaN թաղանթ:
Գոյություն ունեն թրթռման երեք սովորաբար օգտագործվող մեթոդներ՝ հաստատուն ցցման, ռադիոհեռարձակման և մագնետրոնային թաղման մեթոդ: Քանի որ ինտեգրալային սխեմաների ինտեգրումը շարունակում է աճել, բազմաշերտ մետաղական լարերի շերտերն ավելանում են, իսկ PVD տեխնոլոգիայի կիրառումը դառնում է ավելի ու ավելի ընդարձակ: PVD նյութերը ներառում են Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2 և այլն:
PVD և ցողման գործընթացները սովորաբար ավարտվում են խիստ փակված ռեակցիայի խցիկում 1×10-7-ից 9×10-9 Torr վակուումային աստիճանով, ինչը կարող է ապահովել գազի մաքրությունը ռեակցիայի ընթացքում; Միևնույն ժամանակ, պահանջվում է արտաքին բարձր լարում հազվագյուտ գազը իոնացնելու համար՝ թիրախը ռմբակոծելու համար բավականաչափ բարձր լարում առաջացնելու համար: PVD և ցողման գործընթացների գնահատման հիմնական պարամետրերը ներառում են փոշու քանակը, ինչպես նաև դիմադրության արժեքը, միատեսակությունը, արտացոլման հաստությունը և ձևավորված թաղանթի լարվածությունը:
2.2 Քիմիական գոլորշիների նստեցում և ցողման գործընթաց
Քիմիական գոլորշիների նստեցումը (CVD) վերաբերում է գործընթացի տեխնոլոգիայի, որի ժամանակ տարբեր մասնակի ճնշումներով գազային ռեակտիվներ քիմիապես արձագանքում են որոշակի ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում, և առաջացած պինդ նյութերը նստում են ենթաշերտի նյութի մակերեսին՝ ստանալով ցանկալի բարակ նյութը: ֆիլմ. Ավանդական ինտեգրալ շղթայի արտադրության գործընթացում ստացված բարակ թաղանթային նյութերը սովորաբար միացություններ են, ինչպիսիք են օքսիդները, նիտրիդները, կարբիդները կամ նյութեր, ինչպիսիք են բազմաբյուրեղ սիլիցիումը և ամորֆ սիլիցիումը: Ընտրովի էպիտաքսիալ աճը, որն ավելի հաճախ օգտագործվում է 45 նմ հանգույցից հետո, օրինակ՝ աղբյուրի և արտահոսքի SiGe կամ Si ընտրովի էպիտաքսիալ աճը, նույնպես CVD տեխնոլոգիա է:
Այս տեխնոլոգիան կարող է շարունակել ձևավորել նույն տեսակի կամ սկզբնական ցանցին նման միաբյուրեղային նյութեր՝ սիլիցիումի կամ այլ նյութերի մեկ բյուրեղային հիմքի վրա սկզբնական վանդակի երկայնքով: CVD-ն լայնորեն օգտագործվում է մեկուսիչ դիէլեկտրիկ թաղանթների (օրինակ՝ SiO2, Si3N4 և SiON և այլն) և մետաղական թաղանթների (օրինակ՝ վոլֆրամ և այլն) աճեցման մեջ։
Ընդհանուր առմամբ, ըստ ճնշման դասակարգման, CVD-ն կարելի է բաժանել մթնոլորտային ճնշման քիմիական գոլորշիների նստվածքի (APCVD), ենթամթնոլորտային ճնշման քիմիական գոլորշիների նստեցման (SAPCVD) և ցածր ճնշման քիմիական գոլորշիների նստեցման (LPCVD):
Ըստ ջերմաստիճանի դասակարգման՝ CVD-ն կարելի է բաժանել բարձր ջերմաստիճանի/ցածր ջերմաստիճանի օքսիդ ֆիլմի քիմիական գոլորշիների նստեցման (HTO/LTO CVD) և արագ ջերմային քիմիական գոլորշիների նստեցման (Rapid Thermal CVD, RTCVD);
Ըստ ռեակցիայի աղբյուրի՝ CVD-ն կարելի է բաժանել սիլանի վրա հիմնված CVD, պոլիեսթերի վրա հիմնված CVD (TEOS-ի վրա հիմնված CVD) և մետաղական օրգանական քիմիական գոլորշիների նստեցում (MOCVD);
Ըստ էներգիայի դասակարգման՝ CVD-ն կարելի է բաժանել ջերմային քիմիական գոլորշիների նստեցման (Thermal CVD), պլազմայի ուժեղացված քիմիական գոլորշիների նստեցման (Plasma Enhanced CVD, PECVD) և բարձր խտության պլազմայի քիմիական գոլորշիների նստեցման (High Density Plasma CVD, HDPCVD): Վերջերս մշակվել է նաև հոսող քիմիական գոլորշիների նստեցում (Flowable CVD, FCVD)՝ բացը լցնելու գերազանց ունակությամբ:
CVD-ով աճեցված տարբեր թաղանթներ ունեն տարբեր հատկություններ (ինչպիսիք են քիմիական բաղադրությունը, դիէլեկտրական հաստատունը, լարվածությունը, լարվածությունը և քայքայման լարումը) և կարող են օգտագործվել առանձին՝ համաձայն գործընթացի տարբեր պահանջների (օրինակ՝ ջերմաստիճանը, աստիճանի ծածկույթը, լրացման պահանջները և այլն):
2.3 Ատոմային շերտի նստեցման գործընթաց
Ատոմային շերտի նստեցումը (ALD) վերաբերում է ատոմների շերտ առ շերտ նստեցմանը ենթաշերտի նյութի վրա՝ մեկ ատոմային թաղանթի շերտ առ շերտ աճեցնելու միջոցով: Տիպիկ ALD-ն ընդունում է գազային պրեկուրսորների ռեակտոր մուտքագրելու մեթոդը փոփոխական իմպուլսային եղանակով:
Օրինակ, նախ, ռեակցիայի պրեկուրսոր 1-ը ներմուծվում է ենթաշերտի մակերեսի մեջ, և քիմիական ադսորբցումից հետո հիմքի մակերեսի վրա ձևավորվում է մեկ ատոմային շերտ. այնուհետև սուբստրատի մակերեսին և ռեակցիայի խցիկում մնացած պրեկուրսոր 1-ը դուրս է մղվում օդային պոմպով. այնուհետև ռեակցիայի պրեկուրսոր 2-ը ներմուծվում է ենթաշերտի մակերևույթ և քիմիապես փոխազդում է ենթաշերտի մակերեսի վրա ներծծված պրեկուրսոր 1-ի հետ՝ առաջացնելով համապատասխան բարակ թաղանթային նյութը և համապատասխան ենթամթերքները ենթաշերտի մակերեսին. երբ պրեկուրսոր 1-ը ամբողջությամբ արձագանքում է, ռեակցիան ինքնաբերաբար կավարտվի, որը ALD-ի ինքնասահմանափակող հատկանիշն է, և այնուհետև մնացած ռեակտիվները և ենթամթերքները արդյունահանվում են աճի հաջորդ փուլին նախապատրաստվելու համար. Վերոնշյալ գործընթացը շարունակաբար կրկնելով՝ կարելի է հասնել մեկ ատոմներով շերտ առ շերտ աճեցված բարակ թաղանթային նյութերի նստեցմանը:
Ե՛վ ALD, և՛ CVD-ն գազային քիմիական ռեակցիայի աղբյուր ներմուծելու եղանակներ են, որոնք քիմիապես արձագանքում են ենթաշերտի մակերեսին, սակայն տարբերությունն այն է, որ CVD-ի գազային ռեակցիայի աղբյուրը չունի ինքնասահմանափակվող աճի հատկանիշ: Կարելի է տեսնել, որ ALD տեխնոլոգիայի զարգացման բանալին ինքնասահմանափակվող ռեակցիայի հատկություններով պրեկուրսորներ գտնելն է:
2.4 Էպիտաքսիալ գործընթաց
Էպիտաքսիալ գործընթացը վերաբերում է սուբստրատի վրա ամբողջությամբ պատվիրված մեկ բյուրեղյա շերտի աճեցման գործընթացին: Ընդհանուր առմամբ, էպիտաքսիալ գործընթացն այն է, որ բյուրեղյա շերտ աճեցվի նույն վանդակավոր կողմնորոշմամբ, ինչպես սկզբնական ենթաշերտը մեկ բյուրեղյա սուբստրատի վրա: Էպիտաքսիալ գործընթացը լայնորեն օգտագործվում է կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ, ինչպիսիք են էպիտաքսիալ սիլիկոնային վաֆլիները ինտեգրալ միացումների արդյունաբերության մեջ, ներկառուցված աղբյուրի և արտահոսքի էպիտաքսիալ աճը MOS տրանզիստորների վրա, էպիտաքսիալ աճը LED սուբստրատների վրա և այլն:
Ըստ աճի աղբյուրի տարբեր փուլային վիճակների՝ էպիտաքսիալ աճի մեթոդները կարելի է բաժանել պինդ փուլային էպիտաքսիայի, հեղուկ փուլային էպիտաքսիայի և գոլորշի փուլային էպիտաքսիայի: Ինտեգրալ շղթայի արտադրության մեջ սովորաբար կիրառվող էպիտաքսիալ մեթոդներն են պինդ փուլային էպիտաքսիան և գոլորշի փուլային էպիտաքսիան:
Պինդ փուլային էպիտաքսիա. վերաբերում է մեկ բյուրեղյա շերտի աճին սուբստրատի վրա՝ օգտագործելով ամուր աղբյուր: Օրինակ, իոնային իմպլանտացիայից հետո ջերմային կռումը իրականում պինդ փուլային էպիտաքսիայի գործընթաց է: Իոնների իմպլանտացիայի ժամանակ սիլիցիումի վաֆլի սիլիցիումի ատոմները ռմբակոծվում են բարձր էներգիայի իմպլանտացված իոններով՝ թողնելով իրենց սկզբնական վանդակավոր դիրքերը և դառնալով ամորֆ՝ ձևավորելով մակերեսային ամորֆ սիլիցիումի շերտ։ Բարձր ջերմաստիճանի ջերմային կռումից հետո ամորֆ ատոմները վերադառնում են իրենց վանդակավոր դիրքերին և մնում են սուբստրատի ներսում ատոմային բյուրեղային կողմնորոշմանը:
Գոլորշի փուլային էպիտաքսիայի աճի մեթոդները ներառում են քիմիական գոլորշի փուլային էպիտաքսիա, մոլեկուլային ճառագայթային էպիտաքսիա, ատոմային շերտի էպիտաքսիա և այլն: Ինտեգրալ շղթայի արտադրության մեջ առավել հաճախ օգտագործվում է քիմիական գոլորշի փուլային էպիտաքսիան: Քիմիական գոլորշիների փուլային էպիտաքսիայի սկզբունքը հիմնականում նույնն է, ինչ քիմիական գոլորշիների նստեցման սկզբունքը: Երկուսն էլ գործընթացներ են, որոնք բարակ թաղանթներ են նստեցնում՝ քիմիական ռեակցիայի միջոցով վաֆլի մակերեսին գազային խառնուրդից հետո:
Տարբերությունն այն է, որ քանի որ քիմիական գոլորշի փուլային էպիտաքսիան աճում է մեկ բյուրեղյա շերտով, այն ավելի բարձր պահանջներ ունի սարքավորման մեջ կեղտոտ պարունակության և վաֆլի մակերեսի մաքրության համար: Քիմիական գոլորշիների վաղ փուլի էպիտաքսիալ սիլիցիումի գործընթացը պետք է իրականացվի բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում (ավելի քան 1000°C): Գործընթացային սարքավորումների բարելավմամբ, հատկապես վակուումային փոխանակման խցիկի տեխնոլոգիայի ընդունմամբ, սարքավորումների խոռոչի և սիլիկոնային վաֆլի մակերեսի մաքրությունը զգալիորեն բարելավվել է, և սիլիցիումի էպիտաքսիան կարող է իրականացվել ավելի ցածր ջերմաստիճանում (600-700°): Գ). Էպիտաքսիալ սիլիցիումային վաֆլի պրոցեսն այն է, որ սիլիկոնային վաֆլի մակերեսի վրա մեկ բյուրեղյա սիլիցիումի շերտ աճեցվի:
Համեմատած բնօրինակ սիլիցիումային ենթաշերտի հետ, էպիտաքսիալ սիլիցիումի շերտն ունի ավելի բարձր մաքրություն և ավելի քիչ վանդակավոր թերություններ, դրանով իսկ բարելավելով կիսահաղորդիչների արտադրության ելքը: Բացի այդ, սիլիկոնային վաֆլի վրա աճեցված էպիտաքսիալ սիլիցիումի շերտի աճի հաստությունը և դոպինգի կոնցենտրացիան կարող են ճկուն ձևավորվել, ինչը ճկունություն է հաղորդում սարքի դիզայնին, ինչպես օրինակ՝ նվազեցնելով ենթաշերտի դիմադրությունը և ուժեղացնելով ենթաշերտի մեկուսացումը: Ներկառուցված աղբյուր-ջրահեռացման էպիտաքսիալ գործընթացը տեխնոլոգիա է, որը լայնորեն օգտագործվում է առաջադեմ տրամաբանական տեխնոլոգիական հանգույցներում:
Դա վերաբերում է MOS տրանզիստորների աղբյուրի և արտահոսքի շրջաններում էպիտաքսիալ կերպով աճեցվող գերմանիումի սիլիցիումի կամ սիլիցիումի աճեցման գործընթացին: Ներկառուցված աղբյուր-ջրահեռացման էպիտաքսիալ գործընթացի ներդրման հիմնական առավելությունները ներառում են. Աղբյուրի և արտահոսքի in situ դոպինգը կարող է նվազեցնել աղբյուր-դրենային հանգույցի մակաբուծական դիմադրությունը և նվազեցնել բարձր էներգիայի իոնների իմպլանտացիայի թերությունները:
3. բարակ թաղանթների աճեցման սարքավորումներ
3.1 Վակուումային գոլորշիացման սարքավորում
Վակուումային գոլորշիացումը ծածկույթի մեթոդ է, որը տաքացնում է պինդ նյութերը վակուումային խցիկում, որպեսզի դրանք գոլորշիացվեն, գոլորշիացվեն կամ սուբլիմացվեն, այնուհետև խտացվեն և նստեն ենթաշերտի նյութի մակերեսին որոշակի ջերմաստիճանում:
Սովորաբար այն բաղկացած է երեք մասից՝ վակուումային համակարգ, գոլորշիացման համակարգ և ջեռուցման համակարգ: Վակուումային համակարգը բաղկացած է վակուումային խողովակներից և վակուումային պոմպերից, և նրա հիմնական գործառույթը գոլորշիացման համար որակյալ վակուումային միջավայր ապահովելն է: Գոլորշիացման համակարգը բաղկացած է գոլորշիացման սեղանից, ջեռուցման բաղադրիչից և ջերմաստիճանի չափման բաղադրիչից:
Գոլորշիացման ենթակա նյութը (օրինակ՝ Ag, Al և այլն) դրվում է գոլորշիացման սեղանի վրա; ջեռուցման և ջերմաստիճանի չափման բաղադրիչը փակ օղակային համակարգ է, որն օգտագործվում է գոլորշիացման ջերմաստիճանը վերահսկելու համար՝ սահուն գոլորշիացում ապահովելու համար: Ջեռուցման համակարգը բաղկացած է վաֆլի փուլից և ջեռուցման բաղադրիչից: Վաֆլի փուլն օգտագործվում է հիմքը տեղադրելու համար, որի վրա պետք է գոլորշիացվի բարակ թաղանթը, իսկ ջեռուցման բաղադրիչը օգտագործվում է ենթաշերտի տաքացման և ջերմաստիճանի չափման հետադարձ հսկողության իրականացման համար:
Վակուումային միջավայրը շատ կարևոր պայման է վակուումային գոլորշիացման գործընթացում, որը կապված է գոլորշիացման արագության և ֆիլմի որակի հետ: Եթե վակուումային աստիճանը չի բավարարում պահանջներին, գոլորշիացված ատոմները կամ մոլեկուլները հաճախակի կբախվեն մնացորդային գազի մոլեկուլներին՝ փոքրացնելով նրանց միջին ազատ ուղին, և ատոմները կամ մոլեկուլները խիստ կցրվեն՝ դրանով իսկ փոխելով շարժման ուղղությունը և նվազեցնելով թաղանթը։ ձևավորման արագությունը:
Բացի այդ, մնացորդային կեղտոտ գազի մոլեկուլների առկայության պատճառով նստած թաղանթը լրջորեն աղտոտված է և անորակ, հատկապես, երբ խցիկի ճնշման բարձրացման արագությունը չի համապատասխանում ստանդարտին և առկա է արտահոսք, օդը կհոսի վակուումային պալատ: , ինչը լուրջ ազդեցություն կունենա ֆիլմի որակի վրա։
Վակուումային գոլորշիացման սարքավորումների կառուցվածքային բնութագրերը որոշում են, որ մեծ չափերի ենթաշերտերի վրա ծածկույթի միատեսակությունը վատ է: Դրա միատեսակությունը բարելավելու համար, ընդհանուր առմամբ, ընդունված է աղբյուր-ենթաշերտի հեռավորությունը մեծացնելու և ենթաշերտը պտտելու մեթոդը, սակայն աղբյուր-ենթաշերտի հեռավորությունը մեծացնելը կզոհաբերի թաղանթի աճի տեմպը և մաքրությունը: Միևնույն ժամանակ, վակուումային տարածության ավելացման պատճառով գոլորշիացված նյութի օգտագործման արագությունը նվազում է։
3.2 DC ֆիզիկական գոլորշիների նստեցման սարքավորումներ
Ուղղակի հոսանքի ֆիզիկական գոլորշիների նստեցում (DCPVD) հայտնի է նաև որպես կաթոդային ցրում կամ վակուումային DC երկաստիճան ցողում: Վակուումային DC ցողման թիրախային նյութը օգտագործվում է որպես կաթոդ, իսկ ենթաշերտը օգտագործվում է որպես անոդ: Վակուումային ցողումը նշանակում է պլազմա ձևավորել՝ իոնացնելով պրոցեսի գազը:
Պլազմայի լիցքավորված մասնիկները արագանում են էլեկտրական դաշտում՝ որոշակի քանակությամբ էներգիա ստանալու համար։ Բավարար էներգիա ունեցող մասնիկները ռմբակոծում են թիրախային նյութի մակերեսը, այնպես որ թիրախային ատոմները դուրս են ցրվում. որոշակի կինետիկ էներգիայով ցրված ատոմները շարժվում են դեպի ենթաշերտը` հիմքի մակերեսի վրա բարակ թաղանթ ձևավորելու համար: Թափելու համար օգտագործվող գազը, ընդհանուր առմամբ, հազվագյուտ գազ է, ինչպիսին է արգոնը (Ar), այնպես որ թաղանթից առաջացած թաղանթը չի աղտոտվի. Բացի այդ, արգոնի ատոմային շառավիղը ավելի հարմար է ցողման համար:
Թափող մասնիկների չափերը պետք է մոտ լինեն ցրվող թիրախային ատոմների չափերին: Եթե մասնիկները չափազանց մեծ են կամ շատ փոքր, արդյունավետ ցողում չի կարող ձևավորվել: Բացի ատոմի չափի գործակիցից, ատոմի զանգվածային գործոնը նույնպես կազդի ցողման որակի վրա։ Եթե ցրող մասնիկների աղբյուրը չափազանց թեթև է, թիրախ ատոմները չեն ցրվի. եթե ցրող մասնիկները չափազանց ծանր են, թիրախը «կծկվի», և թիրախը չի ցրվի:
DCPVD-ում օգտագործվող թիրախային նյութը պետք է լինի դիրիժոր: Դա պայմանավորված է նրանով, որ երբ պրոցեսի գազի արգոնի իոնները ռմբակոծում են թիրախային նյութը, դրանք կվերամիավորվեն թիրախային նյութի մակերեսի էլեկտրոնների հետ: Երբ թիրախային նյութը հաղորդիչ է, ինչպիսին մետաղն է, այս ռեկոմբինացիայի արդյունքում սպառվող էլեկտրոնները ավելի հեշտությամբ համալրվում են սնուցման միջոցով, իսկ ազատ էլեկտրոնները թիրախ նյութի այլ մասերում էլեկտրական հաղորդման միջոցով, այնպես որ թիրախ նյութի մակերեսը որպես ամբողջը մնում է բացասաբար լիցքավորված և պահպանվում է ցողունը:
Ընդհակառակը, եթե թիրախային նյութը մեկուսիչ է, թիրախ նյութի մակերեսի էլեկտրոնների վերամիավորումից հետո թիրախ նյութի այլ մասերի ազատ էլեկտրոնները չեն կարող համալրվել էլեկտրական հաղորդման միջոցով, և նույնիսկ դրական լիցքեր են կուտակվելու դրա վրա։ թիրախային նյութի մակերեսը, ինչը հանգեցնում է թիրախային նյութի ներուժի բարձրացմանը, և թիրախային նյութի բացասական լիցքը թուլանում է մինչև այն անհետանում է, ինչը ի վերջո հանգեցնում է ցողման դադարեցմանը:
Ուստի մեկուսիչ նյութերը նաև ցողման համար օգտագործելի դարձնելու համար անհրաժեշտ է գտնել ցողման այլ եղանակ։ Ռադիոհաճախականության թրթռումը ցրման մեթոդ է, որը հարմար է ինչպես հաղորդիչ, այնպես էլ ոչ հաղորդիչ թիրախների համար:
DCPVD-ի մեկ այլ թերությունն այն է, որ բռնկման լարումը բարձր է, իսկ էլեկտրոնների ռմբակոծումը ենթաշերտի վրա ուժեղ է: Այս խնդիրը լուծելու արդյունավետ միջոց է մագնետրոնային ցատկման օգտագործումը, ուստի մագնետրոնային ցատկումն իսկապես գործնական արժեք ունի ինտեգրալային սխեմաների ոլորտում:
3.3 ՌԴ Ֆիզիկական գոլորշիների նստեցման սարքավորում
Ռադիոհաճախականության ֆիզիկական գոլորշիների նստեցումը (RFPVD) օգտագործում է ռադիոհաճախականության հզորությունը որպես գրգռման աղբյուր և PVD մեթոդ է, որը հարմար է տարբեր մետաղական և ոչ մետաղական նյութերի համար:
RFPVD-ում օգտագործվող ՌԴ էլեկտրամատակարարման ընդհանուր հաճախականություններն են 13,56 ՄՀց, 20 ՄՀց և 60 ՄՀց: ՌԴ էլեկտրամատակարարման դրական և բացասական ցիկլերը հերթով հայտնվում են: Երբ PVD թիրախը գտնվում է դրական կես ցիկլի մեջ, քանի որ թիրախային մակերեսը դրական պոտենցիալում է, գործընթացի մթնոլորտի էլեկտրոնները կհոսեն թիրախային մակերես՝ չեզոքացնելու դրա մակերեսի վրա կուտակված դրական լիցքը և նույնիսկ կշարունակեն կուտակել էլեկտրոններ, դրա մակերեսը բացասաբար կողմնակալ դարձնելը. երբ ցողման թիրախը գտնվում է բացասական կես ցիկլում, դրական իոնները կշարժվեն դեպի թիրախը և մասամբ չեզոքացվեն թիրախի մակերեսին:
Ամենակարևորն այն է, որ ՌԴ էլեկտրական դաշտում էլեկտրոնների շարժման արագությունը շատ ավելի արագ է, քան դրական իոններինը, մինչդեռ դրական և բացասական կես ցիկլերի ժամանակը նույնն է, ուստի ամբողջական ցիկլից հետո թիրախ մակերեսը կլինի. «զուտ» բացասական լիցքավորված: Հետևաբար, առաջին մի քանի ցիկլերում թիրախային մակերեսի բացասական լիցքը ցույց է տալիս աճող միտում. այնուհետև թիրախային մակերեսը հասնում է կայուն բացասական ներուժի. այնուհետև, քանի որ թիրախի բացասական լիցքը վանող ազդեցություն ունի էլեկտրոնների վրա, թիրախ էլեկտրոդի ստացած դրական և բացասական լիցքերի քանակը ձգտում է հավասարակշռության, և թիրախը ներկայացնում է կայուն բացասական լիցք:
Վերոնշյալ գործընթացից երևում է, որ բացասական լարման ձևավորման գործընթացը ոչ մի կապ չունի բուն նպատակային նյութի հատկությունների հետ, ուստի RFPVD մեթոդը կարող է ոչ միայն լուծել մեկուսիչ թիրախների ցրման խնդիրը, այլև լավ համատեղելի է: սովորական մետաղական հաղորդիչ թիրախներով:
3.4 Մագնետրոնային ցայտող սարքավորում
Magnetron sputtering-ը PVD մեթոդ է, որը մագնիսներ է ավելացնում թիրախի հետևի մասում: Ավելացված մագնիսները և մշտական հոսանքի մատակարարման (կամ հոսանքի սնուցման) համակարգը կազմում են մագնետրոնային ցողման աղբյուր: Թափող աղբյուրը օգտագործվում է խցիկում ինտերակտիվ էլեկտրամագնիսական դաշտ ձևավորելու, խցիկի ներսում պլազմայում էլեկտրոնների շարժման միջակայքը գրավելու և սահմանափակելու, էլեկտրոնների շարժման ուղին երկարացնելու և այդպիսով պլազմայի կոնցենտրացիան մեծացնելու և, ի վերջո, հասնելու համար ավելին: ավանդադրում.
Բացի այդ, քանի որ ավելի շատ էլեկտրոններ կապված են թիրախի մակերևույթի մոտ, էլեկտրոնների կողմից ենթաշերտի ռմբակոծումը նվազում է, իսկ ենթաշերտի ջերմաստիճանը նվազում է: Համեմատած հարթ ափսեի DCPVD տեխնոլոգիայի հետ՝ մագնետրոնային ֆիզիկական գոլորշիների նստեցման տեխնոլոգիայի առավել ակնհայտ առանձնահատկություններից մեկն այն է, որ բռնկման արտանետման լարումն ավելի ցածր է և ավելի կայուն:
Պլազմայում իր ավելի բարձր կոնցենտրացիայի և ցողման ավելի մեծ ելքի շնորհիվ այն կարող է հասնել գերազանց նստեցման արդյունավետության, նստվածքի հաստության վերահսկման մեծ չափերի միջակայքում, կազմի ճշգրիտ վերահսկման և բոցավառման ավելի ցածր լարման: Հետևաբար, մագնետրոնային ցատկումը գերիշխող դիրքում է ներկայիս մետաղական ֆիլմի PVD-ում: Մագնետրոնային ցողման աղբյուրի ամենապարզ ձևավորումը հարթ թիրախի հետևի մասում մագնիսների խումբ տեղադրելն է (վակուումային համակարգից դուրս)՝ նպատակային մակերեսին զուգահեռ մագնիսական դաշտ ստեղծելու համար՝ թիրախային մակերեսի տեղական տարածքում:
Եթե տեղադրվում է մշտական մագնիս, ապա դրա մագնիսական դաշտը համեմատաբար ֆիքսված է, ինչի արդյունքում խցիկի թիրախային մակերեսի վրա մագնիսական դաշտի համեմատաբար ֆիքսված բաշխում է տեղի ունենում: Թիրախի որոշակի հատվածներում միայն նյութերը ցրվում են, նպատակային օգտագործման մակարդակը ցածր է, իսկ պատրաստված թաղանթի միատեսակությունը վատ է:
Որոշակի հավանականություն կա, որ ցրված մետաղը կամ նյութի այլ մասնիկները ետ կտեղավորվեն թիրախային մակերեսի վրա՝ դրանով իսկ կուտակվելով մասնիկների մեջ և ձևավորելով արատների աղտոտում: Հետևաբար, առևտրային մագնետրոնային թրթռման աղբյուրները հիմնականում օգտագործում են պտտվող մագնիսի ձևավորում՝ ֆիլմի միատեսակությունը, թիրախի օգտագործման արագությունը և թիրախի ամբողջական ցրումը բարելավելու համար:
Շատ կարևոր է հավասարակշռել այս երեք գործոնները: Եթե հավասարակշռությունը լավ չմշակվի, դա կարող է հանգեցնել լավ թաղանթի միատեսակության՝ միաժամանակ զգալիորեն նվազեցնելով թիրախի օգտագործման արագությունը (կարճացնելով թիրախի կյանքը), կամ չկարողանալ հասնել թիրախի ամբողջական ցրման կամ ամբողջական կոռոզիայի, ինչը կառաջացնի մասնիկների հետ կապված խնդիրներ ցողման ընթացքում: գործընթաց։
Magnetron PVD տեխնոլոգիայի մեջ անհրաժեշտ է հաշվի առնել պտտվող մագնիսի շարժման մեխանիզմը, թիրախի ձևը, թիրախային հովացման համակարգը և մագնետրոնային ցրման աղբյուրը, ինչպես նաև վաֆլի կրող բազայի ֆունկցիոնալ կոնֆիգուրացիան, ինչպիսիք են վաֆլի կլանումը և ջերմաստիճանի վերահսկումը: PVD գործընթացում վաֆլի ջերմաստիճանը վերահսկվում է պահանջվող բյուրեղային կառուցվածքը, հատիկի չափը և կողմնորոշումը, ինչպես նաև կատարողականության կայունությունը ստանալու համար:
Քանի որ վաֆլի հետևի և հիմքի մակերևույթի միջև ջերմային հաղորդակցությունը պահանջում է որոշակի ճնշում, սովորաբար մի քանի Torr-ի կարգի, իսկ խցիկի աշխատանքային ճնշումը սովորաբար մի քանի mTorr կարգի է, հետևի ճնշումը վաֆլի շատ ավելի մեծ է, քան ճնշումը վաֆլի վերին մակերևույթի վրա, ուստի վաֆլի տեղադրման և սահմանափակման համար անհրաժեշտ է մեխանիկական կամ էլեկտրաստատիկ կցորդ:
Այս ֆունկցիան իրականացնելու համար մեխանիկական ցամակը հիմնվում է իր սեփական քաշի և վաֆլի եզրի վրա: Չնայած այն ունի պարզ կառուցվածքի և վաֆլի նյութի նկատմամբ անզգայունության առավելությունները, վաֆլի եզրային ազդեցությունն ակնհայտ է, ինչը չի նպաստում մասնիկների խիստ վերահսկմանը: Հետևաբար, IC-ի արտադրության գործընթացում այն աստիճանաբար փոխարինվել է էլեկտրաստատիկ ճարմանդով:
Գործընթացների համար, որոնք առանձնապես զգայուն չեն ջերմաստիճանի նկատմամբ, կարող է օգտագործվել նաև ոչ կլանման, ոչ եզրային կոնտակտային դարակաշարերի մեթոդ (վաֆլի վերին և ստորին մակերևույթների միջև ճնշման տարբերություն չկա): PVD գործընթացի ընթացքում խցիկի երեսպատումը և պլազմայի հետ շփվող մասերի մակերեսը կտեղադրվեն և ծածկվեն: Երբ նստած թաղանթի հաստությունը գերազանցում է սահմանը, թաղանթը կճաքի և կճեղվի՝ առաջացնելով մասնիկների հետ կապված խնդիրներ:
Հետևաբար, մասերի մակերեսային մշակումը, ինչպիսին է երեսպատումը, այս սահմանը երկարացնելու բանալին է: Մակերեւութային ավազահանումը և ալյումինի ցողումը երկու սովորաբար օգտագործվող մեթոդներ են, որոնց նպատակն է բարձրացնել մակերեսի կոշտությունը՝ թաղանթի և երեսպատման մակերեսի միջև կապն ամրապնդելու համար:
3.5 Իոնացման ֆիզիկական գոլորշիների նստեցման սարքավորում
Միկրոէլեկտրոնիկայի տեխնոլոգիայի շարունակական զարգացման հետ մեկտեղ հնարավորությունների չափերը դառնում են ավելի ու ավելի փոքր: Քանի որ PVD տեխնոլոգիան չի կարող վերահսկել մասնիկների նստվածքի ուղղությունը, PVD-ի կարողությունը անցքերով և նեղ ալիքներով ներթափանցելու բարձր տեսանկյուններով սահմանափակ է, ինչը ավելի ու ավելի դժվար է դարձնում ավանդական PVD տեխնոլոգիայի ընդլայնված կիրառումը: PVD պրոցեսում, ծակոտի ակոսի հարաբերակցությունը մեծանալով, ներքևի մասում ծածկույթը նվազում է, վերին անկյունում ձևավորելով քիվ հիշեցնող կառույց, իսկ ներքևի անկյունում ձևավորելով ամենաթույլ ծածկույթը:
Այս խնդիրը լուծելու համար մշակվել է իոնացված ֆիզիկական գոլորշիների նստեցման տեխնոլոգիա: Այն սկզբում պլազմատացնում է թիրախից ցրված մետաղի ատոմները տարբեր ձևերով, այնուհետև կարգավորում է վաֆլի վրա բեռնված շեղման լարումը, որպեսզի վերահսկի մետաղի իոնների ուղղությունն ու էներգիան՝ ձեռք բերելու կայուն ուղղորդված մետաղական իոնային հոսք՝ բարակ թաղանթ պատրաստելու համար, դրանով իսկ բարելավելով: անցքերի և նեղ ալիքների միջոցով բարձր հարաբերակցության աստիճանների հատակի ծածկույթը:
Իոնացված մետաղի պլազմայի տեխնոլոգիայի բնորոշ առանձնահատկությունը խցիկում ռադիոհաճախականության կծիկի ավելացումն է: Ընթացքում խցիկի աշխատանքային ճնշումը պահպանվում է համեմատաբար բարձր վիճակում (5-ից 10 անգամ նորմալ աշխատանքային ճնշումից): PVD-ի ժամանակ ռադիոհաճախականության կծիկը օգտագործվում է երկրորդ պլազմային շրջանի առաջացման համար, որտեղ արգոնի պլազմայի կոնցենտրացիան մեծանում է ռադիոհաճախականության հզորության և գազի ճնշման բարձրացմամբ: Երբ թիրախից ցրված մետաղի ատոմներն անցնում են այս շրջանով, նրանք փոխազդում են բարձր խտության արգոնի պլազմայի հետ՝ ձևավորելով մետաղական իոններ։
Վաֆլի կրիչի մոտ ռադիոհաճախականության աղբյուրի կիրառումը (օրինակ՝ էլեկտրաստատիկ կցորդը) կարող է մեծացնել վաֆլի վրա բացասական կողմնակալությունը՝ մետաղական դրական իոնները դեպի ծակոտկեն ակոս ներգրավելու համար: Մետաղական իոնների այս ուղղորդված հոսքը, որը ուղղահայաց է վաֆլի մակերեսին, բարելավում է բարձր հարաբերակցությամբ ծակոտիների և նեղ ալիքների աստիճանի ստորին ծածկույթը:
Վաֆլի վրա կիրառվող բացասական կողմնակալությունը նաև հանգեցնում է նրան, որ իոնները ռմբակոծում են վաֆլի մակերևույթը (հակադարձ ցողում), ինչը թուլացնում է ծակոտիների ակոսի բերանի գերկախված կառուցվածքը և ներքևում նստած թաղանթը ցրում է ծակոտիների ներքևի անկյուններում գտնվող կողային պատերի վրա: ակոս, դրանով իսկ ուժեղացնելով անկյուններում քայլի ծածկույթը:
3.6 Մթնոլորտային ճնշման քիմիական գոլորշիների նստեցման սարքավորում
Մթնոլորտային ճնշման քիմիական գոլորշիների նստեցման (APCVD) սարքավորումը վերաբերում է մի սարքին, որը գազային ռեակցիայի աղբյուրը մշտական արագությամբ ցողում է տաքացած պինդ ենթաշերտի մակերեսի վրա մթնոլորտային ճնշմանը մոտ ճնշմամբ միջավայրի տակ, ինչը հանգեցնում է ռեակցիայի աղբյուրի քիմիական ռեակցիային։ ենթաշերտի մակերեսը, և ռեակցիայի արտադրանքը դրվում է ենթաշերտի մակերեսին՝ բարակ թաղանթ ձևավորելու համար:
APCVD սարքավորումը ամենավաղ CVD սարքավորումն է և դեռ լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերական արտադրության և գիտական հետազոտությունների մեջ: APCVD սարքավորումները կարող են օգտագործվել բարակ թաղանթներ պատրաստելու համար, ինչպիսիք են մեկ բյուրեղյա սիլիցիումը, պոլիբյուրեղային սիլիցիումը, սիլիցիումի երկօքսիդը, ցինկի օքսիդը, տիտանի երկօքսիդը, ֆոսֆոսիլիկատային ապակին և բորոֆոսֆոսիլիկատային ապակին:
3.7 Ցածր ճնշման քիմիական գոլորշիների նստեցման սարքավորում
Ցածր ճնշման քիմիական գոլորշիների նստեցման (LPCVD) սարքավորումները վերաբերում են սարքավորումներին, որոնք օգտագործում են գազային հումք՝ պինդ ենթաշերտի մակերեսի վրա քիմիական ռեակցիայի համար տաքացվող (350-1100°C) և ցածր ճնշման (10-100 mTorr) միջավայրում, և ռեակտիվները դրվում են ենթաշերտի մակերեսին՝ բարակ թաղանթ ձևավորելու համար: LPCVD սարքավորումը մշակվել է APCVD-ի հիման վրա՝ բարելավելու բարակ թաղանթների որակը, բարելավելու բնորոշ պարամետրերի բաշխման միատեսակությունը, ինչպիսիք են թաղանթի հաստությունը և դիմադրողականությունը, և բարելավելու արտադրության արդյունավետությունը:
Դրա հիմնական առանձնահատկությունն այն է, որ ցածր ճնշման ջերմային դաշտի միջավայրում պրոցեսի գազը քիմիապես արձագանքում է վաֆլի ենթաշերտի մակերեսին, և ռեակցիայի արտադրանքները նստում են ենթաշերտի մակերեսին՝ բարակ թաղանթ ձևավորելու համար: LPCVD սարքավորումն ունի առավելություններ բարձրորակ բարակ թաղանթներ պատրաստելու համար և կարող է օգտագործվել բարակ թաղանթների պատրաստման համար, ինչպիսիք են սիլիցիումի օքսիդը, սիլիցիումի նիտրիդը, պոլիսիլիկոնը, սիլիցիումի կարբիդը, գալիումի նիտրիդը և գրաֆենը:
Համեմատած APCVD-ի հետ, LPCVD սարքավորումների ցածր ճնշման ռեակցիայի միջավայրը մեծացնում է գազի միջին ազատ ուղին և դիֆուզիոն գործակիցը ռեակցիայի խցիկում:
Ռեակցիոն գազի և փոխադրող գազի մոլեկուլները ռեակցիայի խցիկում կարող են համաչափ բաշխվել կարճ ժամանակում, այդպիսով զգալիորեն բարելավելով թաղանթի հաստության միատեսակությունը, դիմադրողականության միատեսակությունը և թաղանթի աստիճանի ծածկույթը, և ռեակցիոն գազի սպառումը նույնպես փոքր է: Բացի այդ, ցածր ճնշման միջավայրը նաև արագացնում է գազային նյութերի փոխանցման արագությունը։ Սուբստրատից ցրված կեղտերը և ռեակցիայի ենթամթերքները կարող են արագ դուրս հանվել ռեակցիայի գոտուց սահմանային շերտով, և ռեակցիայի գազը արագորեն անցնում է սահմանային շերտով՝ հասնելով ենթաշերտի մակերեսին ռեակցիայի համար՝ այդպիսով արդյունավետորեն ճնշելով ինքնադոպինգը՝ նախապատրաստելով: կտրուկ անցումային գոտիներով բարձրորակ ֆիլմեր, ինչպես նաև արտադրության արդյունավետության բարձրացում:
3.8 Պլազմայի ուժեղացված քիմիական գոլորշիների նստեցման սարքավորում
Պլազմայի ուժեղացված քիմիական գոլորշիների նստեցումը (PECVD) լայնորեն կիրառվող տհին ֆիլմի նստեցման տեխնոլոգիա. Պլազմային պրոցեսի ընթացքում գազային պրեկուրսորը իոնացվում է պլազմայի ազդեցության տակ՝ ձևավորելով գրգռված ակտիվ խմբեր, որոնք ցրվում են ենթաշերտի մակերեսին, այնուհետև ենթարկվում են քիմիական ռեակցիաների՝ ավարտելու թաղանթի աճը:
Ըստ պլազմայի առաջացման հաճախականության՝ PECVD-ում օգտագործվող պլազման կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ ռադիոհաճախականության պլազմա (RF պլազմա) և միկրոալիքային պլազմա (Միկրոալիքային պլազմա): Ներկայումս արդյունաբերության մեջ օգտագործվող ռադիոհաճախականությունը ընդհանուր առմամբ 13,56 ՄՀց է։
Ռադիոհաճախականության պլազմայի ներդրումը սովորաբար բաժանվում է երկու տեսակի՝ capacitive զուգավորում (CCP) և ինդուկտիվ զուգավորում (ICP): Capacitive couping մեթոդը սովորաբար ուղղակի պլազմային ռեակցիայի մեթոդ է. մինչդեռ ինդուկտիվ միացման մեթոդը կարող է լինել ուղղակի պլազմային մեթոդ կամ հեռավոր պլազմային մեթոդ:
Կիսահաղորդիչների արտադրության գործընթացներում PECVD-ն հաճախ օգտագործվում է մետաղներ կամ ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայուն այլ կառույցներ պարունակող ենթաշերտերի վրա բարակ թաղանթներ աճեցնելու համար: Օրինակ, ինտեգրալային սխեմաների հետևի մետաղական փոխկապակցման ոլորտում, քանի որ սարքի աղբյուրը, դարպասը և ջրահեռացման կառուցվածքները ձևավորվել են ճակատային գործընթացում, մետաղական փոխկապակցման ոլորտում բարակ թաղանթների աճը ենթակա է. շատ խիստ ջերմային բյուջեի սահմանափակումների նկատմամբ, ուստի այն սովորաբար ավարտվում է պլազմայի օգնությամբ: Պլազմային պրոցեսի պարամետրերը կարգավորելով՝ PECVD-ով աճեցված բարակ թաղանթի խտությունը, քիմիական բաղադրությունը, կեղտի պարունակությունը, մեխանիկական ամրությունը և սթրեսի պարամետրերը կարող են ճշգրտվել և օպտիմիզացվել որոշակի տիրույթում:
3.9 Ատոմային շերտի նստեցման սարքավորում
Ատոմային շերտի նստեցումը (ALD) բարակ թաղանթի նստեցման տեխնոլոգիա է, որը պարբերաբար աճում է քվազիմոնոատոմային շերտի տեսքով: Դրա առանձնահատկությունն այն է, որ նստած թաղանթի հաստությունը կարող է ճշգրտորեն ճշգրտվել՝ վերահսկելով աճի ցիկլերի քանակը: Ի տարբերություն քիմիական գոլորշիների նստեցման (CVD) գործընթացի, երկու (կամ ավելի) պրեկուրսորները ALD գործընթացում հերթափոխով անցնում են ենթաշերտի մակերեսով և արդյունավետորեն մեկուսացվում հազվագյուտ գազի մաքրման միջոցով:
Երկու պրեկուրսորները չեն խառնվում և չեն հանդիպում գազային փուլում՝ քիմիապես արձագանքելու համար, այլ միայն արձագանքում են ենթաշերտի մակերեսի վրա քիմիական կլանման միջոցով: Յուրաքանչյուր ALD ցիկլում, սուբստրատի մակերեսի վրա ներծծվող պրեկուրսորի քանակը կապված է ենթաշերտի մակերեսի վրա ակտիվ խմբերի խտության հետ: Երբ ենթաշերտի մակերևույթի ռեակտիվ խմբերը սպառվում են, նույնիսկ եթե պրեկուրսորի ավելցուկ է ներմուծվում, քիմիական ադսորբցիան չի առաջանա սուբստրատի մակերեսի վրա:
Այս ռեակցիայի գործընթացը կոչվում է մակերեսային ինքնասահմանափակվող ռեակցիա։ Գործընթացի այս մեխանիզմը կայուն է դարձնում ALD գործընթացի յուրաքանչյուր ցիկլում աճեցված ֆիլմի հաստությունը, ուստի ALD պրոցեսն ունի հաստության ճշգրիտ վերահսկման և ֆիլմի քայլի լավ ծածկույթի առավելությունները:
3.10 Մոլեկուլային ճառագայթների էպիտաքսիայի սարքավորում
Molecular Beam Epitaxy (MBE) համակարգը վերաբերում է էպիտաքսիալ սարքին, որն օգտագործում է մեկ կամ մի քանի ջերմային էներգիայի ատոմային ճառագայթներ կամ մոլեկուլային ճառագայթներ՝ գերբարձր վակուումային պայմաններում որոշակի արագությամբ ցողելու տաքացված ենթաշերտի մակերեսի վրա և ներծծվում և ներգաղթում է ենթաշերտի մակերեսի վրա։ էպիտաքսիալ կերպով աճեցնել մեկ բյուրեղյա բարակ թաղանթներ՝ հիմքի նյութի բյուրեղային առանցքի ուղղությամբ: Ընդհանրապես, ջերմային վահանով ռեակտիվ վառարանով ջեռուցման պայմաններում, ճառագայթի աղբյուրը ձևավորում է ատոմային ճառագայթ կամ մոլեկուլային ճառագայթ, և թաղանթը շերտ առ շերտ աճում է նյութի բյուրեղային առանցքի ուղղությամբ:
Դրա բնութագրերն են էպիտաքսիալ աճի ցածր ջերմաստիճանը, իսկ հաստությունը, միջերեսը, քիմիական բաղադրությունը և կեղտի կոնցենտրացիան կարող են ճշգրիտ վերահսկվել ատոմային մակարդակում: Չնայած MBE-ն առաջացել է կիսահաղորդչային գերբարակ միաբյուրեղային թաղանթների պատրաստումից, դրա կիրառությունն այժմ ընդլայնվել է մի շարք նյութական համակարգերի վրա, ինչպիսիք են մետաղները և մեկուսիչ դիէլեկտրիկները, և կարող է պատրաստել III-V, II-VI, սիլիցիում, սիլիցիումային գերմանիում (SiGe): ), գրաֆեն, օքսիդներ և օրգանական թաղանթներ։
Molecular beam epitaxy (MBE) համակարգը հիմնականում բաղկացած է գերբարձր վակուումային համակարգից, մոլեկուլային ճառագայթի աղբյուրից, ենթաշերտի ամրագրման և ջեռուցման համակարգից, նմուշների փոխանցման համակարգից, տեղում մոնիտորինգի համակարգից, հսկողության համակարգից և թեստից։ համակարգ.
Վակուումային համակարգը ներառում է վակուումային պոմպեր (մեխանիկական պոմպեր, մոլեկուլային պոմպեր, իոնային պոմպեր և կոնդենսացիոն պոմպեր և այլն) և տարբեր փականներ, որոնք կարող են ստեղծել ծայրահեղ բարձր վակուումային աճի միջավայր: Ընդհանուր առմամբ հասանելի վակուումային աստիճանը 10-8-ից 10-11 Torr է: Վակուումային համակարգը հիմնականում ունի երեք վակուումային աշխատանքային խցիկ, մասնավորապես նմուշի ներարկման պալատը, նախնական մշակման և մակերեսի վերլուծության պալատը և աճի պալատը:
Նմուշի ներարկման խցիկը օգտագործվում է նմուշները արտաքին աշխարհ տեղափոխելու համար՝ ապահովելու այլ խցիկների բարձր վակուումային պայմանները. նախնական մշակման և մակերևույթի վերլուծության պալատը միացնում է նմուշի ներարկման պալատը և աճի պալատը, և դրա հիմնական գործառույթը նմուշի նախնական մշակումն է (բարձր ջերմաստիճանի գազազերծում, որպեսզի ապահովվի ենթաշերտի մակերևույթի ամբողջական մաքրությունը) և կատարել նախնական մակերևույթի վերլուծություն: մաքրված նմուշ; աճի պալատը MBE համակարգի առանցքային մասն է, որը հիմնականում բաղկացած է աղբյուրի վառարանից և դրա համապատասխան կափարիչից, նմուշի կառավարման վահանակից, հովացման համակարգից, արտացոլման բարձր էներգիայի էլեկտրոնների դիֆրակցիայից (RHEED) և տեղում մոնիտորինգի համակարգից: . Որոշ արտադրական MBE սարքավորումներ ունեն բազմակի աճի պալատի կոնֆիգուրացիաներ: MBE սարքավորումների կառուցվածքի սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է ստորև.
Սիլիկոնային նյութի MBE-ն օգտագործում է բարձր մաքրության սիլիցիում որպես հումք, աճում է ծայրահեղ բարձր վակուումային (10-10-10-11 Torr) պայմաններում, իսկ աճի ջերմաստիճանը 600-900℃ է, Ga (P-տիպ) և Sb-ով ( N-տիպ) որպես դոպինգի աղբյուրներ: Սովորաբար օգտագործվող դոպինգ աղբյուրները, ինչպիսիք են P, As և B, հազվադեպ են օգտագործվում որպես ճառագայթային աղբյուրներ, քանի որ դրանք դժվար է գոլորշիացնել:
MBE-ի ռեակցիայի խցիկը ունի գերբարձր վակուումային միջավայր, որը մեծացնում է մոլեկուլների միջին ազատ ուղին և նվազեցնում աճող նյութի մակերեսի աղտոտումը և օքսիդացումը: Պատրաստված էպիտաքսիալ նյութը ունի լավ մակերևույթի ձևաբանություն և միատեսակություն և կարող է վերածվել բազմաշերտ կառուցվածքի՝ տարբեր դոպինգով կամ տարբեր նյութական բաղադրիչներով:
MBE տեխնոլոգիան ապահովում է մեկ ատոմային շերտի հաստությամբ ծայրահեղ բարակ էպիտաքսիալ շերտերի կրկնակի աճ, իսկ էպիտաքսիալ շերտերի միջերեսը կտրուկ է: Այն նպաստում է III-V կիսահաղորդիչների և այլ բազմաբաղադրիչ տարասեռ նյութերի աճին։ Ներկայումս MBE համակարգը դարձել է առաջադեմ գործընթացային սարքավորում նոր սերնդի միկրոալիքային սարքերի և օպտոէլեկտրոնային սարքերի արտադրության համար: MBE տեխնոլոգիայի թերություններն են ֆիլմի դանդաղ աճի տեմպը, վակուումի բարձր պահանջները և սարքավորումների և սարքավորումների օգտագործման բարձր ծախսերը:
3.11 Գոլորշի փուլային էպիտաքսիայի համակարգ
Գոլորշի փուլային էպիտաքսիա (VPE) համակարգը վերաբերում է էպիտաքսիալ աճող սարքին, որը գազային միացությունները տեղափոխում է ենթաշերտ և քիմիական ռեակցիաների միջոցով ստանում է մեկ բյուրեղյա նյութի շերտ՝ նույն ցանցային դասավորությամբ, ինչ ենթաշերտը: Էպիտաքսիալ շերտը կարող է լինել հոմոէպիտաքսիալ շերտ (Si/Si) կամ հետերոէպիտաքսիալ շերտ (SiGe/Si, SiC/Si, GaN/Al2O3 և այլն)։ Ներկայումս VPE տեխնոլոգիան լայնորեն կիրառվում է նանանյութերի պատրաստման, էներգիայի սարքերի, կիսահաղորդչային օպտոէլեկտրոնային սարքերի, արևային ֆոտոգալվանային և ինտեգրալային սխեմաների ոլորտներում:
Տիպիկ VPE-ն ներառում է մթնոլորտային ճնշման էպիտաքսիա և նվազեցված ճնշման էպիտաքսիա, գերբարձր վակուումային քիմիական գոլորշի նստեցում, մետաղական օրգանական քիմիական գոլորշի նստեցում և այլն: ճնշման վերահսկում և կայունություն, մասնիկների և թերությունների վերահսկում և այլն:
Ներկայումս հիմնական առևտրային VPE համակարգերի զարգացման ուղղությունը վաֆլի մեծ բեռնումն է, լիովին ավտոմատ կառավարումը և ջերմաստիճանի և աճի գործընթացի իրական ժամանակի մոնիտորինգը: VPE համակարգերն ունեն երեք կառուցվածք՝ ուղղահայաց, հորիզոնական և գլանաձև: Ջեռուցման մեթոդները ներառում են դիմադրողական ջեռուցում, բարձր հաճախականության ինդուկցիոն ջեռուցում և ինֆրակարմիր ճառագայթման ջեռուցում:
Ներկայումս VPE համակարգերը հիմնականում օգտագործում են հորիզոնական սկավառակի կառուցվածքներ, որոնք ունեն էպիտաքսիալ թաղանթի աճի լավ միատեսակության և վաֆլի մեծ բեռնման բնութագրերը: VPE համակարգերը սովորաբար բաղկացած են չորս մասից՝ ռեակտոր, ջեռուցման համակարգ, գազի ուղիների համակարգ և կառավարման համակարգ: Քանի որ GaAs-ի և GaN-ի էպիտաքսիալ թաղանթների աճի ժամանակը համեմատաբար երկար է, հիմնականում օգտագործվում են ինդուկցիոն ջեռուցում և դիմադրողական ջեռուցում: Սիլիկոնային VPE-ում հաստ էպիտաքսիալ թաղանթի աճը հիմնականում օգտագործում է ինդուկցիոն ջեռուցում; բարակ էպիտաքսիալ թաղանթի աճը հիմնականում օգտագործում է ինֆրակարմիր ջեռուցում` ջերմաստիճանի արագ բարձրացման/անկման նպատակին հասնելու համար:
3.12 Հեղուկ փուլային էպիտաքսի համակարգ
Liquid Phase Epitaxy (LPE) համակարգը վերաբերում է էպիտաքսիալ աճի սարքավորմանը, որը լուծում է աճեցվող նյութը (օրինակ՝ Si, Ga, As, Al և այլն) և դոպանները (օրինակ՝ Zn, Te, Sn և այլն): մետաղը ավելի ցածր հալման կետով (օրինակ՝ Ga, In և այլն), այնպես որ լուծվող նյութը հագեցած կամ գերհագեցված է լուծիչով, իսկ հետո միայնակ բյուրեղը։ ենթաշերտը շփվում է լուծույթի հետ, և լուծվող նյութը նստում է լուծիչից՝ աստիճանաբար սառչելով, և սուբստրատի մակերեսին աճում է բյուրեղային նյութի շերտ՝ բյուրեղային կառուցվածքով և ցանցային հաստատունով, որը նման է ենթաշերտի կառուցվածքին:
LPE մեթոդը առաջարկվել է Nelson et al. 1963 թվականին: Այն օգտագործվում է Si-ի բարակ թաղանթների և միաբյուրեղային նյութերի, ինչպես նաև կիսահաղորդչային նյութերի, ինչպիսիք են III-IV խմբերը և սնդիկի կադմիումի տելուրիդը աճեցնելու համար, և կարող է օգտագործվել տարբեր օպտոէլեկտրոնային սարքերի, միկրոալիքային սարքերի, կիսահաղորդչային սարքերի և արևային բջիջների պատրաստման համար: .
—————————————————————————————————————————————————————————————————— —————————————
Semicera-ն կարող է ապահովելգրաֆիտի մասեր, փափուկ/կոշտ զգացողություն, սիլիցիումի կարբիդի մասեր, CVD սիլիցիումի կարբիդի մասեր, ևSiC/TaC պատված մասերհետ 30 օրվա ընթացքում:
Եթե դուք հետաքրքրված եք վերը նշված կիսահաղորդչային արտադրանքներով,խնդրում ենք մի հապաղեք կապվել մեզ հետ առաջին անգամ:
Հեռ՝ +86-13373889683
WhatsAPP՝ +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Հրապարակման ժամանակը՝ օգոստոսի 31-2024