반도체 제조에서 에피타시 퇴적 기술에 대한 소개

반도체 가공에서,사진 리토그래피그리고에치가장 자주 논의되는 단계입니다. 하지만 바로 그 옆에 또 다른 중요한 범주도 있습니다.유혈성 퇴적물.

왜 이러한 퇴적 과정이 칩 제조에 필수적인가?

여기 비유가 있습니다: 평평하고 사각형의 평면 빵을 상상해보세요. 어떤 토프도 없이, 그것은 부드럽고 눈에 띄지 않습니다. 어떤 사람들은 땅콩을 표면에 더 잘 넣는 것을 선호합니다.다른 사람들은 달콤하고 시럽을 뿌리는 것을 선호합니다.이 코팅은 플래트브레드의 맛과 성격을 극적으로 변화시킵니다.평면빵대표하는기판, 그리고코팅가기능 계층각기 다른 접착제가 다른 맛을 만들어내는 것처럼, 각기 다른 퇴적된 필름은 기본 웨이퍼에 완전히 다른 전기적 또는 광학적 특성을 부여합니다.

반도체 제조에서, 광범위한기능적 계층각 유형의 층은 특정 퇴적 방법을 필요로 한다. 이 기사에서는 다음과 같은 널리 사용되는 퇴적 기법을 간략하게 소개한다.

• MOCVD(금속 유기화학 증기 퇴적)
• 마그네트론 스프터링
• PECVD(플라즈마 증강 화학 증기 퇴적)

1금속 유기화학 증기 퇴적 (MOCVD)

MOCVD는 고품질의부피 반도체 층.이 단일 결정 필름은 LED, 레이저 및 다른 고성능 장치의 활성 층으로 사용됩니다.

표준 MOCVD 시스템은 다섯 개의 주요 하위 시스템으로 구성되며, 각각의 하위 시스템들은 성장 과정의 안전성, 정확성 및 재생성을 보장하기 위해 필수적이고 조정된 역할을 수행합니다.

(1) 가스 공급 시스템

이 하위 시스템은 원자로에 들어오는 다양한 공정 가스의 흐름, 타이밍 및 비율을 정확하게 제어합니다.

• 운반 가스 선(일반적으로 N2 또는 H2)
• 금속 유기 원료 공급 라인, 종종펌프 또는 증발기
• 수소 가스 소스(예를 들어, NH3, AsH3, PH3)
• 가스 스위치 조립기성장/청결 경로를 제어하기 위해

(2) 원자로 시스템

원자로는 MOCVD 시스템의 핵심이며, 실제 부근성장이 발생하는 곳이다. 일반적으로 다음과 같은 것을 포함합니다.

• ASiC로 코팅된 그래피트 수용체기판을 잡는
• A난방 시스템(예: RF 또는 저항적 히터) 기판 온도를 제어하기 위해
• 온도 센서(열쌍 또는 IR 피로미터)
• 광학 뷰포트인시투 진단용
• 자동 웨이퍼 처리 시스템효율적인 기판 부하/부하를 위해

(3)프로세스 제어 시스템

전체 성장 과정은 다음의 조합에 의해 관리됩니다.

• 프로그래밍 가능한 논리 제어기 (PLC)
• 질량 흐름 조절기 (MFC)
• 압력 조절기
• A호스트 컴퓨터레시피 관리 및 실시간 모니터링

이러한 시스템은 공정의 각 단계에 걸쳐 온도, 흐름 속도 및 타이밍의 정확한 통제를 보장합니다.

(4) 현장 모니터링 시스템

필름 품질과 일관성을 유지하기 위해 실시간 모니터링 도구가 통합됩니다. 예를 들어:

• 반사 측정 시스템추적용부피층두께와 성장률
• 웨이퍼 활 센서스트레스나 곡선을 감지하기 위해
• 적외선 피로미터정밀 온도 측정을 위한 반사성 보상과 함께

이 도구들은 즉각적인 공정 조정, 균일성 및 재료 품질을 향상시키는 것을 허용합니다.

(5) 배기가스 감축 시스템

처리 과정에서 생성되는 독성 및 피로포릭 부산물 (아르신 또는 포스핀) 은 중화되어야합니다. 배기 시스템은 일반적으로 다음을 포함합니다.

• 소화기 청소기
• 열산화제
• 화학물질 청소기

안전 및 환경 표준을 준수하는 것을 보장합니다.

밀접한 결합 샤워 헤드 (CCS) 원자로 구성

많은 첨단 MOCVD 시스템은밀접한 연결 샤워 헤드 (CCS)이 구성에서 샤워 헤드 플레이트는 회전 기판과 가까운 곳에서 그룹 III 및 그룹 V 가스를 분리적으로 주입합니다.

이것은기생물 기체화 반응그리고 증진선행 물질 사용 효율성샤워 머리와 웨이퍼 사이의 짧은 거리는 웨이퍼 표면 전체에 균일한 가스 분포를 보장합니다.감수자의 회전경계층의 변형을 줄이고,부피층두께 균일성

마그네트론 스프터링

마그네트론 스프터링널리 사용되고 있습니다물리적 증기 퇴적 (PVD)기능적인 층과 표면 코팅을 제조하는 기술입니다. 그것은 원자 또는 분자의 방출을 강화하기 위해 자기장을 사용합니다.대상물질, 그 다음에기판이 방법 은 반도체 장치, 광학 코팅, 세라믹 필름 등 의 제조 에 광범위 하게 사용 된다.

마그네트론 스프터링의 작동 원리

대상 재료 선택

의목표그것은 기판에 퇴적되는 원료입니다.금속,금속,산화물,나이트라이드, 또는 다른 화합물. 목표물은마그네트론 카토드.

진공 환경

스프터링 과정은높은 진공가스와 환경 오염 물질 사이의 바람직하지 않은 상호 작용을 최소화 할 수 있는 조건이 있습니다.순수성그리고균일성저장된 필름의

플라즈마 생성

그리고비활성 가스일반적으로아르곤 (Ar), 방으로 들어와 이온화되어플라즈마이 플라즈마는양전하 Ar+ 이온그리고자유전자, 스프터링 프로세스를 시작하는 데 필수적입니다.

자기장 적용

A자기장이 자기장은 전자를 목표물 근처에 붙잡고, 경로 길이를 증가시키고 이온화 효율을 향상시킵니다.밀집 플라즈마지역으로 알려져 있습니다마그네트론 플라즈마.

스프터링 과정

Ar+ 이온은 부정적으로 편향된 표면으로 가속화되어 표면을 폭격하고운동량 전달이 방출 된 원자 또는 클러스터는 방으로 이동하고 기판에 응고하여기능성 필름층.

플라즈마 증강 화학 증기 퇴적 (PECVD)

플라즈마 증강 화학 증기 퇴적 (PECVD)다양한 기능성 얇은 필름, 예를 들어실리콘 (Si),실리콘 나트라이드 (SiNx), 그리고실리콘 이산화 (SiO2)전형적인 PECVD 시스템의 스케마적 다이어그램은 아래와 같습니다.
 

작동 원칙

PECVD에서는 원하는 필름 요소를 포함하는 기체형 전초 물질을 진공 퇴적 방으로 삽입합니다.반짝이는 방출외부 전원 소스를 사용하여 생성되며, 이는 가스를플라즈마 상태플라즈마에 있는 반응성 종들은화학 반응, 고체 필름의 형성으로 이어집니다.기판 표면.

플라즈마 흥분은 다음과 같은 다양한 에너지원을 사용하여 달성 할 수 있습니다.

• 전파 (RF) 흥분,
• 직류 (DC) 고전압 흥분
• 펄스 흥분
• 마이크로 웨이브 흥분

PECVD는우수한 균일성두께와 구성 모두에서강한 필름 접착력그리고 지원높은 예금율비교적낮은 기질 온도, 온도에 민감한 응용 프로그램에 적합합니다.

기증 메커니즘

PECVD 필름 형성 과정은 일반적으로 세 가지 주요 단계를 포함합니다.

단계 1: 플라즈마 생성
전기 자기장 의 영향 아래, 빛 이 방출 되어 플라즈마 를 형성 한다.전자원천가스 분자와 충돌하여1차 반응가스를 분해하여이온,급성 물질, 그리고활성종.

단계 2: 운송 및 2차 반응
원반응 물질은 기질로 이동합니다. 이 운송 과정에서2차 반응활성 종들 사이에서 발생하여 추가 중간 물질이나 필름 형성 화합물을 생성합니다.

단계 3: 표면 반응 및 필름 성장
기판 표면에 도달하면, 둘 다1차그리고2차종있습니다.흡수그리고 표면과 화학적으로 반응하여 고체 필름을 형성합니다. 동시에,휘발성 부산물반응의 원소들은 기체 단계로 방출되고 방 밖으로 펌프됩니다.

이 다단계 과정은 필름 특성에 대한 정확한 통제를 가능하게합니다.두께,밀도,화학적 성분, 그리고균일성PECVD를 중요한 기술로 만드는반도체 제조,태양광,MEMS, 그리고광학 코팅.