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半導(dǎo)體工藝薄膜生長工藝

日期:2025-01-01 08:04
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摘要:半導(dǎo)體工藝薄膜生長工藝


半導(dǎo)體工藝薄膜生長工藝

需要增透減反技術(shù)可以聯(lián)系我們上海工廠18917106313

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè),公司2005年成立在上海閔行零號(hào)灣創(chuàng)業(yè)園區(qū),專業(yè)的光電鍍膜公司,技術(shù)背景依托中國科學(xué)院,卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工;光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡,平板顯示,安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

在半導(dǎo)體制造工藝中薄膜的生長這一步也是極為重要以及關(guān)鍵的一環(huán)。集成電路在制造過程中需要在晶圓片的表面上生長數(shù)層材質(zhì)不同、厚度不同的膜層,其中有導(dǎo)電膜層以及絕緣膜層,這些膜層的制備對(duì)于集成電路的制造非常重要。薄膜生長技術(shù),也可稱作制作膜層的方法,薄膜生長技術(shù)有很多,不同作用,不同位置的薄膜生長技術(shù)不同,如化學(xué)氣相沉積(CVD)、物**相沉積(PVD)、熱氧化、外延幾大類。

薄膜制備方法的分類

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一、物**相沉積(Physical Vapor Deposition,PVD)

PVD是指采用物理方法:濺射鍍膜、離子體鍍膜、真空蒸發(fā)和分子束外延等等,在芯片或者晶圓表面形成薄膜。在集成電路的產(chǎn)業(yè)中,濺射鍍膜是使用較多的PVD技術(shù),主要是用來做金屬電極和金屬互聯(lián)。濺射鍍膜是指在高度真空(1×10 -7~9×10 -9 Torr)的條件下,同時(shí)腔室內(nèi)通入稀有氣體,例如氬氣。氬氣在外加電場(chǎng)的作用下電離變成氬離子,并在高電壓的環(huán)境下去轟擊靶材,撞擊出靶材的分子或者原子,過程中經(jīng)過無碰撞到達(dá)晶圓表面,從而形成薄膜。這里的氬氣由于本身化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,所以并不會(huì)和靶材以及晶圓發(fā)生反應(yīng)。

當(dāng)集成電路芯片進(jìn)入銅互連時(shí)代,銅的阻擋材料層采用了氮化鈦或者氮化鉭薄膜,產(chǎn)業(yè)技術(shù)的需求推動(dòng)了對(duì)化學(xué)反應(yīng)濺射技術(shù)的研發(fā),即在濺射腔里,除了氬氣,還有反應(yīng)氣體氮?dú)?,這樣從靶材Ti或Ta轟擊出來的Ti或Ta與N2反應(yīng),生成所需的TiN或TaN薄膜[1]。常用的濺射方式有3種,即直流濺射、射頻濺射和磁控濺射。由于集成電路的集成度不斷提高,多層金屬布線的層數(shù)越來越多,PVD工藝的應(yīng)用也更為廣泛。PVD材料包括Al-Si、Al-Cu、Al-Si-Cu、Ti、Ta、Co、TiN、TaN、Ni、WSi2等等。原理如下圖:

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在濺射工藝中主要考慮的是形成薄膜的電阻值、均勻性、應(yīng)力以及反射率厚度等等。

二、化學(xué)氣相沉積工藝(Chemical Vapor Deposition,CVD)

CVD是指不同分壓的多種氣相狀態(tài)反應(yīng)物在一定溫度和氣壓下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成的固態(tài)物質(zhì)沉積在襯底材料表面,從而獲得所需薄膜的工藝技術(shù)。在一些傳統(tǒng)集成電路制造工藝中,所獲得的薄膜材料一般為氧化物、氮化物、碳化物等化合物或多晶硅、非晶硅等材料。在45nm節(jié)點(diǎn)后比較常用的選擇性外延技術(shù),如源漏SiGe或Si選擇性外延生長,也是一種CVD技術(shù),這種技術(shù)可在硅或其他材料單晶襯底上順著原有晶格繼續(xù)形成同種類或與原有晶格相近的單晶材料。CVD廣泛用于絕緣介質(zhì)薄膜(如SiO2、Si3N4和SiON等)及金屬薄膜(如鎢等)的生長。在一定溫度下,基本的化學(xué)反應(yīng)為

SiH4+O2→ SiO2+2H2

SiH4+2PH3+O2→SiO2+2P+5H2

SiH4+B2H6+O2→SiO2+2B+5H2

3SiH4+4NH3→Si3N4+12H2

當(dāng)然用來作為反應(yīng)的氣體還有N2O、Si(C2H5O)4、SiCl2H2、WF6等。

按照壓力分類:常壓化學(xué)氣相沉積(Atmosphere Pressure CVD,APCVD)、亞常壓化學(xué)氣相沉積(Sub Atmosphere Pressure CVD,SAPCVD)和低壓化學(xué)氣相沉積(Low Pressure CVD,LPCVD);

按照溫度分類:高溫/低溫氧化膜化學(xué)氣相沉積(HTO/ LTO CVD)和快速熱化學(xué)氣相沉積(Rapid Thermal CVD,RTCVD)

按照反應(yīng)源分類:硅烷基化學(xué)氣相沉積(Silane-based CVD)、聚酯基化學(xué)氣相沉積(TEOS-based CVD)和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)

按照能量分類:熱能化學(xué)氣相沉積(Thermal CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced CVD,PECVD)和高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(High Density Plasma CVD,HDPCVD)

目前還發(fā)展出縫隙填充能力極好的流動(dòng)性化學(xué)氣相沉積(Flowable CVD,F(xiàn)CVD)。不同的CVD生長的膜的特性(如化學(xué)成分、介電常數(shù)、張力、應(yīng)力和擊穿電壓)都有差別,可根據(jù)不同的工藝要求(如溫度、臺(tái)階覆蓋率、填充要求等)而分別使用。CVD工藝示意圖如下圖所示。

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三、原子層沉積工藝(Atomic Layer Deposition,ALD)

ALD是指通過單原子膜逐層生長的方式,將原子逐層沉淀在襯底材料上。典型的ALD采用的是將氣相前驅(qū)物交替脈沖式地輸入反應(yīng)器內(nèi)的方式。例如,**步將反應(yīng)前驅(qū)物1通入襯底表面,并經(jīng)過化學(xué)吸附,在襯底表面形成一層單原子層;**步通過氣泵抽走殘留在襯底表面和反應(yīng)腔室內(nèi)的前驅(qū)物1;第三步通入反應(yīng)前驅(qū)物2到襯底表面,并與被吸附在襯底表面的前驅(qū)物1發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在襯底表面生成相應(yīng)的薄膜材料和相應(yīng)的副產(chǎn)物;當(dāng)前驅(qū)物1完全反應(yīng)后,反應(yīng)將自動(dòng)終止,這就是ALD的自限制特性,再抽離殘留的反應(yīng)物和副產(chǎn)物,準(zhǔn)備下一階段的生長;通過不斷地重復(fù)上述過程,就可以實(shí)現(xiàn)沉積逐層單原子生長的薄膜材料。ALD與CVD都是通入氣相化學(xué)反應(yīng)源在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方式,不同點(diǎn)在于CVD的氣相反應(yīng)源不具有自限制生長的特性。由此可見,開發(fā)ALD技術(shù)的關(guān)鍵是尋找具有反應(yīng)自限制特性的前驅(qū)物。

由于ALD逐層生長薄膜的特點(diǎn),所以ALD具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):極好的臺(tái)階覆蓋能力、 

極高的沉積均勻性和一致性、能較好地控制其制備薄膜的厚度、成分和結(jié)構(gòu)等等。

正是因?yàn)锳LD具有的**的臺(tái)階覆蓋能力和溝槽填充均勻性,十分適用于柵極側(cè)墻介質(zhì)的制備,以及在較大高寬比的通孔和溝槽中的薄膜制備。ALD技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)闁艠O側(cè)墻生長、高k柵介質(zhì)和金屬柵、銅互連工藝中的阻擋層、MEMS、光電子材料和器件、有機(jī)發(fā)光二極管材料、DRAM及MRAM的介電層、嵌入式電容等各類薄膜。缺點(diǎn)當(dāng)然也很明顯,和優(yōu)點(diǎn)對(duì)立,生長薄膜的速率慢。

來源:原創(chuàng) 尕輝 Lightigo



關(guān)于我們

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè),公司2005年成立在上海閔行零號(hào)灣創(chuàng)業(yè)園區(qū),專業(yè)的光電鍍膜公司,技術(shù)背景依托中國科學(xué)院,卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工;光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡,平板顯示,安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

    采用德國薄膜制備工藝,形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系,能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜,包括紅外薄膜、增透膜,ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜,應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、光學(xué)科研,紅外制導(dǎo)、面部識(shí)別、VR/AR應(yīng)用,博物館,低反射櫥窗玻璃,畫框,工業(yè)燈具照明,廣告機(jī),點(diǎn)餐機(jī),電子白板,安防監(jiān)控等。
    卷柔新技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)生產(chǎn)線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】,這條生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)全球先進(jìn)的減反射玻璃。鍍膜版面可達(dá)到2440*3660mm,玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對(duì)PC,PMMA方面的增透膜也具有量產(chǎn)生產(chǎn)能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好,并且可以避免了磁控濺射的缺點(diǎn),鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個(gè)難度和具有很好的應(yīng)用性,新意突出,實(shí)用性突出,濕法鍍膜在價(jià)格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。


  卷柔減反射(AR)玻璃的特點(diǎn):高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(qiáng)(耐候性強(qiáng)于玻璃),玻璃長期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機(jī)玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護(hù)玻璃等多行業(yè)。
    我們的愿景:卷柔讓光學(xué)更具價(jià)值!
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    我們的目標(biāo):以高質(zhì)量的產(chǎn)品,優(yōu)惠的價(jià)格,貼心的服務(wù),為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
    上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術(shù)為核心驅(qū)動(dòng)力,通過鍍膜設(shè)備、鍍膜加工、光學(xué)鍍膜產(chǎn)品服務(wù)于客戶,努力為客戶創(chuàng)造新的利潤空間和競爭優(yōu)勢(shì),為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。