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薄膜沉积是半导體器件制造進程中的一個首要環節，經由過程薄膜沉积工艺可以在晶圆上發展出各類导電薄膜层和绝缘薄膜层，為後续工艺打下根本。按照事情道理分歧，薄膜沉积工艺可分為物理工艺、化學工艺和外延工艺三大類，所需的装备是薄膜沉积装备。本文是薄膜沉积装备的第一篇。
薄膜沉积工艺道理
薄膜沉积是在晶圆衬底上經由過程物理气相沉积等法子發展出的一层厚度很是薄的薄膜，這层薄膜可所以绝缘物資、半导體質料或金属，是以依照質料的類型，沉积薄膜可分為半导體薄膜（Si）、介質薄膜（二氧化硅、氮化硅等）及金属薄膜（铝、铜、钨、钛等）：
為了知足半导體器件機能請求，工艺上請求沉积薄膜具备好的台阶笼盖能力、填充高的深宽比間隙的能力、好的厚度平均性、高纯度和高密地、受節制的化學剂量、高度的布局完备性、低的膜應力、杰出的電學特征等。
薄膜發展的進程分為晶核合成、汇集成束和構成持续的膜三個步调：
成核是指少许原子或份子反响物連系起来，構成附着在晶圆概况上的分手的小膜层，晶核直接構成于概况。汇集成束也称之為島發展，開端構成的晶核依照晶圆概况迁徙率和束密度發展，以後跟着島的不竭發展，直至構成持续的膜，如许便完成為了薄膜的概况沉积。
薄膜沉积常見技能
本文開篇便提到，依照道理分歧，薄膜沉积可兒童坐姿矯正帶,分物理工艺、化學工艺和外延工艺三大類。再举行细分，物理工艺可分為溅射和蒸镀两類，化學工艺可分為化學气相沉积（CVD）和原子层沉积（ALD）：
物理气相沉积PVD
物理气相沉积是在真空前提下，采纳物理法子将固體或液體質料源概况气化成气體原子、份子或部門電离，通太低压气體或等离子體，在衬底概况沉积薄膜的技能，重要分溅射和蒸镀两大類：
蒸镀是将镀料在真空中加热、蒸發，蒸發的原子或原子團在温度较低的衬底概况固结并構成薄膜。以電子束蒸镀為例，用高能聚焦的電子束溶化并蒸發質料。溅射是将具备必定能量的入射粒子在衬底概况举行轰击時入射粒子與衬底概况原子產生碰撞并產生能量與動量轉移，從而實現将衬底概况原子溅射出来的目標：
電子束蒸镀的长处是束流密度高，可到达10^4-10^9W/平方磁石按摩毯,厘米的功率密度，热量可直接加到蒸镀質料的概况，热效力高，热傳导和热辐射丧失较小，同時還可以知足钨、二氧化硅和氧化铝等难熔金属和氧化物等質料。電子束蒸镀错误谬误是電子枪發出的一次電子和蒸發質料發出的二次電子會使蒸發原子和残存气體份子分手，影响膜层質量；装配布局繁杂，代價昂贵，并且易發生對人體有害的射線。現實上蒸镀最大的错误谬误是不克不及發鍛煉專注力玩具,生平均的台阶笼盖，是以今朝主流工艺再也不合用此類装备，但在封装工艺還另有用武之地。
溅射的特色是任何物資都可溅射，二是膜层纯度较高，三是可反复性好，膜厚可控。但溅射的错误谬误是装备繁杂，必要高压装配。溅射装备中磁控溅射因具备极佳沉积效力、大尺寸范畴的沉积厚度節制、切确的成份節制及较低的启辉電压等上風成為利用最遍及的装备。
傳统的溅射技能存在當特性尺寸缩小時溅射進入具备高妙宽比的通孔和狭小沟道的能力受限這一廣泛性問题，為此离子化物理气相沉积被引入，今朝在建造具备高妙宽比的孔隙、沟槽的半导體器件中被遍及利用。
PVD装备廠商简介
在PVD装备范畴美國利用質料一家独大，市場份额约占到全世界的80%，其Endura系列PVD可用于逻辑IC和存储器等各种器件的薄膜沉积工艺，装备笼盖前道和後道工序：
海內PVD廠商主如果北方華創。北方華創的PVD采纳的是磁控溅射技能，装备利用于90-14nm節點的薄膜沉积工艺。eVictor AX30 Al pad物理气相沉积體系重要用于後道封装中的Al金属互連工艺，平台設置装备摆設8個工艺模块，可按照需求举行多样化設置装备摆設。
硬掩膜工艺可觉得金属互連線的外形供给精准節制，在集成電路制造中十分關頭。低介電質料氮化钛作為硬掩膜質料利用遍及。氮化钛掩膜質料沉积對PVD装备的請求较高，其怪异的甚高頻技能，在中性應力和薄膜密度硬度之間到达了杰出的均衡，從而提高產物良率，制造出高密度、低應力的薄膜。北方華創exiTexiTin H630咽炎貼, TiN金属硬掩膜PVD體系重要用于55-28nm節點12英寸金属硬掩膜工艺：
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在PVD范畴利用質料仍是一家独大，可是北方華創在金属硬掩膜、铝衬垫装备上實現部門替换。有動静成北方華創在铜互連PVD范畴冲破利用質料垄断，但公司官網今朝還没有相干装备信息，是以再也不開展。下文接着说化學气相沉积CVD及相干廠商。 |
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發表於 2023-2-8 16:40:14
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