تصنيع الرقائق: عمليات الأغشية الرقيقة

ما هي المقدمة الأساسية لعمليات الأغشية الرقيقة؟

تعد عملية ترسيب الأغشية الرقيقة لأشباه الموصلات عنصرًا أساسيًا في تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة الحديثة. يتضمن إنشاء دوائر متكاملة معقدة عن طريق ترسيب طبقة رقيقة أو أكثر من المواد على ركيزة من أشباه الموصلات. يمكن أن تكون هذه الأغشية الرقيقة عبارة عن معادن أو عوازل أو مواد شبه موصلة، يلعب كل منها دورًا مختلفًا في طبقات مختلفة من الشريحة، مثل التوصيل والعزل والحماية. تؤثر جودة هذه الأغشية الرقيقة بشكل مباشر على أداء الشريحة وموثوقيتها وتكلفتها. ولذلك، فإن تطوير تكنولوجيا ترسيب الأغشية الرقيقة له أهمية كبيرة لصناعة أشباه الموصلات.

كيف يتم تصنيف عمليات الأغشية الرقيقة؟

حاليًا، تشمل معدات وتقنيات ترسيب الأغشية الرقيقة السائدةترسيب البخار الفيزيائي (PVD)، ترسيب البخار الكيميائي (CVD)، وترسيب الطبقة الذرية (ALD). تختلف هذه التقنيات الثلاثة بشكل ملحوظ في مبادئ الترسيب والمواد وطبقات الأفلام القابلة للتطبيق والعمليات.

1. ترسيب البخار المادي (PVD)

ترسيب البخار الفيزيائي (PVD) هو عملية فيزيائية بحتة حيث يتم تبخير المواد من خلال التبخر أو الاخرق ثم يتم تكثيفها على الركيزة لتشكيل طبقة رقيقة.

التبخر الفراغي: يتم تسخين المواد إلى التبخير في ظل ظروف فراغ عالية وترسبها على الركيزة.

الرش: تقصف أيونات الغاز الناتجة عن تفريغ الغاز المادة المستهدفة بسرعة عالية، مما يؤدي إلى إزاحة الذرات التي تشكل طبقة على الركيزة.

الطلاء الأيوني: يجمع بين مزايا التبخر الفراغي والرش، حيث تتأين المادة المتبخرة جزئيًا في مساحة التفريغ وتنجذب إلى الركيزة لتكوين فيلم.

الخصائص: يتضمن PVD تغيرات فيزيائية فقط بدون تفاعلات كيميائية.

2. ترسيب البخار الكيميائي (CVD)

ترسيب البخار الكيميائي (CVD) هو أسلوب يتضمن تفاعلات كيميائية في الطور الغازي لتكوين أغشية رقيقة صلبة على الركيزة.

الأمراض القلبية الوعائية التقليدية: مناسبة لترسيب مختلف الأفلام العازلة وأشباه الموصلات.

الأمراض القلبية الوعائية المعززة بالبلازما (PECVD): تستخدم البلازما لتعزيز نشاط التفاعل، وهي مناسبة للترسيب في درجات الحرارة المنخفضة.

البلازما عالية الكثافة CVD (HDPCVD): تسمح بالترسيب والحفر المتزامنين، مما يوفر إمكانات ممتازة لسد الفجوات بنسبة عرض إلى ارتفاع عالية.

الأمراض القلبية الوعائية تحت الغلاف الجوي (SACVD): يحقق قدرات ممتازة لملء الثقب في ظل ظروف الضغط العالي باستخدام جذور الأكسجين شديدة التفاعل التي تتشكل في درجات حرارة عالية.

الأمراض القلبية الوعائية المعدنية العضوية (MOCVD): مناسبة للمواد شبه الموصلة مثل GaN.

الخصائص: تشتمل الأمراض القلبية الوعائية على مواد متفاعلة في الطور الغازي مثل السيلان والفوسفين والبوران والأمونيا والأكسجين، مما ينتج أغشية صلبة مثل النتريدات والأكاسيد والأوكسينيتريدات والكربيدات والبولي سيليكون تحت ظروف درجة الحرارة العالية أو الضغط العالي أو البلازما.

3. ترسيب الطبقة الذرية (ALD)

ترسيب الطبقة الذرية (ALD) هي تقنية متخصصة في الأمراض القلبية الوعائية تتضمن الإدخال النبضي المتناوب لاثنين أو أكثر من المواد المتفاعلة، مما يحقق ترسبًا دقيقًا لطبقة ذرية واحدة.

الحراري (ALD) (TALD): يستخدم الطاقة الحرارية لامتصاص السلائف والتفاعلات الكيميائية اللاحقة على الركيزة.

ALD المعزز بالبلازما (PEALD): يستخدم البلازما لتعزيز نشاط التفاعل، مما يسمح بمعدلات ترسيب أسرع عند درجات حرارة منخفضة.

الخصائص: يوفر ALD تحكمًا دقيقًا في سماكة الفيلم، وتجانسًا وتماسكًا ممتازين، مما يجعله مناسبًا للغاية لنمو الفيلم في هياكل الخنادق العميقة.

كيف يتم تطبيق عمليات الأغشية الرقيقة المختلفة في الرقائق؟

الطبقات المعدنية: يستخدم PVD في المقام الأول لترسيب المعادن فائقة النقاء وأغشية نيتريد المعادن الانتقالية، مثل وسادات الألومنيوم، والأقنعة المعدنية الصلبة، وطبقات حاجز النحاس، وطبقات بذور النحاس.

Al Pad: منصات الربط لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

قناع معدني صلب: عادة ما يستخدم في الطباعة الحجرية الضوئية.

الطبقة الحاجزة للنحاس: غالباً TaN، تمنع انتشار النحاس.

طبقة بذور النحاس: سبيكة النحاس أو النحاس النقية، تستخدم كطبقة بذور للطلاء الكهربائي اللاحق.

الطبقات العازلة: يتم استخدام CVD بشكل أساسي لترسيب المواد العازلة المختلفة مثل النتريدات، والأكاسيد، والأوكسينيتريدات، والكربيدات، والبولي سيليكون، والتي تعزل مكونات الدائرة المختلفة وتقلل من التداخل.

طبقة أكسيد البوابة: تعزل البوابة والقناة.

العزل الكهربائي للطبقات البينية: يعزل الطبقات المعدنية المختلفة.

طبقات الحاجز: يستخدم PVD لمنع انتشار المعادن وحماية الأجهزة من التلوث.

طبقة حاجز النحاس: تمنع انتشار النحاس، مما يضمن أداء الجهاز.

الأقنعة الصلبة: يُستخدم PVD في الطباعة الحجرية الضوئية للمساعدة في تحديد هياكل الأجهزة.

القناع الصلب المعدني: عادةً ما يستخدم TiN لتحديد الأنماط.

الزخرفة المزدوجة ذاتية الانحياز (SADP): تستخدم ALD طبقات فاصلة لزخرفة أكثر دقة، ومناسبة لتصنيع هياكل الزعانف في FinFETs.

FinFET: يستخدم طبقات المباعدة لإنشاء أقنعة صلبة عند حواف الأنماط الأساسية، مما يحقق مضاعفة التردد المكاني.

البوابة المعدنية ذات العزل العالي (HKMG): يتم استخدام ALD لترسيب المواد ذات العزل الكهربائي العالي والبوابات المعدنية، مما يحسن أداء الترانزستور، خاصة في العمليات التي تبلغ 28 نانومتر وما دونها.

طبقة عازلة عالية البوتاسيوم: HfO2 هو الخيار الأكثر شيوعًا، مع كون ALD هي الطريقة المفضلة للتحضير.

البوابة المعدنية: تم تطويرها بسبب عدم توافق عناصر Hf مع بوابات البولي سيليكون.

تطبيقات أخرى: يستخدم ALD أيضًا على نطاق واسع في طبقات حاجز انتشار التوصيل البيني النحاسي والتقنيات الأخرى.

طبقة حاجز انتشار التوصيل النحاسي: تمنع انتشار النحاس، وتحمي أداء الجهاز.

من المقدمة أعلاه، يمكننا أن نلاحظ أن PVD وCVD وALD لها خصائص ومزايا فريدة، وتلعب أدوارًا لا يمكن الاستغناء عنها في تصنيع أشباه الموصلات. يستخدم PVD بشكل رئيسي لترسيب الأفلام المعدنية، وCVD مناسب لمختلف عمليات ترسيب الأفلام العازلة وأشباه الموصلات، بينما تتفوق ALD في العمليات المتقدمة من خلال التحكم الفائق في السُمك وقدرات التغطية المرحلية. يوفر التطوير والتحسين المستمر لهذه التقنيات أساسًا متينًا لتقدم صناعة أشباه الموصلات.**

نحن في Semicorex متخصصون فيمكونات طلاء CVD SiC/TaCالمطبقة في تصنيع أشباه الموصلات، إذا كانت لديك أي استفسارات أو كنت بحاجة إلى تفاصيل إضافية، فلا تتردد في الاتصال بنا.

هاتف الاتصال: +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com