Technisches Team · Kintek Solution

Abscheidungssysteme sind wichtige Werkzeuge in der Halbleiterindustrie und werden zum Abscheiden dünner Materialfilme auf Substraten verwendet, um die für Halbleiterbauelemente erforderlichen komplexen Schichten zu erzeugen. Diese Systeme sind für Prozesse wie die Erstellung von Leiterbahnen, Isolierschichten und anderen Funktionskomponenten in integrierten Schaltkreisen (ICs) und anderen mikroelektronischen Geräten unerlässlich. Abscheidungssysteme können in zwei Haupttypen eingeteilt werden: physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) und chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Bei der PVD wird Material physikalisch von einer Quelle auf ein Substrat übertragen, während bei der CVD chemische Reaktionen zur Abscheidung von Materialien zum Einsatz kommen. Beide Methoden haben einzigartige Vorteile und werden basierend auf den spezifischen Anforderungen des Halbleiterherstellungsprozesses ausgewählt.

Wichtige Punkte erklärt:

1. Zweck von Abscheidungssystemen:

   • Abscheidungssysteme werden verwendet, um dünne Materialfilme auf Halbleiterwafern zu erzeugen. Diese Filme können je nach Anwendung leitend, isolierend oder halbleitend sein.
   • Sie sind für den Aufbau der Schichtstrukturen in ICs wie Transistoren, Kondensatoren und Verbindungen unerlässlich.

2. Arten von Abscheidungssystemen:

   • Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD):

     • PVD-Systeme scheiden Materialien ab, indem sie Atome physikalisch von einer Quelle auf ein Substrat übertragen. Zu den gängigen PVD-Techniken gehören Sputtern und Verdampfen.
     • Beim Sputtern wird ein Zielmaterial mit Ionen beschossen, um Atome auszustoßen, die sich dann auf dem Substrat ablagern.
     • Durch die Verdampfung wird das Material erhitzt, bis es verdampft und der Dampf auf dem Substrat kondensiert.
     • PVD wird häufig zum Abscheiden von Metallen und Legierungen wie Aluminium, Kupfer und Titan verwendet.

   • Chemische Gasphasenabscheidung (CVD):

     • CVD-Systeme nutzen chemische Reaktionen, um Materialien abzuscheiden. Vorläufergase werden in eine Reaktionskammer eingeleitet, wo sie reagieren und einen festen Film auf dem Substrat bilden.
     • CVD kann qualitativ hochwertige, gleichmäßige Filme erzeugen und wird zum Abscheiden von Materialien wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und Polysilizium verwendet.
     • Zu den Variationen der CVD gehören die plasmaunterstützte CVD (PECVD) und die Niederdruck-CVD (LPCVD), die eine verbesserte Kontrolle über die Filmeigenschaften bieten.

3. Anwendungen in der Halbleiterfertigung:

   • Verbindungen: Abscheidungssysteme werden verwendet, um die leitenden Pfade zu erzeugen, die verschiedene Komponenten in einem IC verbinden. Metalle wie Kupfer und Aluminium werden üblicherweise mittels PVD abgeschieden.
   • Isolierschichten: Materialien wie Siliziumdioxid und Siliziumnitrid werden mittels CVD abgeschieden, um Isolierschichten zwischen leitfähigen Elementen zu erzeugen.
   • Gate-Elektroden: Polysilizium- und Metall-Gates werden mittels CVD bzw. PVD abgeschieden, um die Gate-Elektroden in Transistoren zu bilden.
   • Barriereschichten: Dünne Filme aus Materialien wie Titannitrid werden abgeschieden, um die Diffusion zwischen Schichten zu verhindern und die Haftung zu verbessern.

4. Wichtige Überlegungen zur Auswahl eines Abscheidungssystems:

   • Materialkompatibilität: Die Wahl des Abscheidungssystems hängt vom abzuscheidenden Material ab. Beispielsweise wird PVD für Metalle bevorzugt, während CVD für dielektrische Materialien besser geeignet ist.
   • Filmqualität: CVD erzeugt typischerweise Filme mit besserer Stufenabdeckung und Gleichmäßigkeit, was es ideal für komplexe Geometrien macht.
   • Prozesstemperatur: CVD erfordert häufig höhere Temperaturen, die für temperaturempfindliche Substrate möglicherweise nicht geeignet sind.
   • Durchsatz und Kosten: PVD-Systeme bieten im Allgemeinen einen höheren Durchsatz und niedrigere Kosten, was sie für die Massenfertigung attraktiv macht.

5. Neue Trends bei Abscheidungssystemen:

   • Atomlagenabscheidung (ALD): ALD ist eine präzise Abscheidungstechnik, die die Abscheidung ultradünner, äußerst gleichmäßiger Filme ermöglicht. Es erfreut sich immer größerer Beliebtheit bei Anwendungen, die eine präzise Kontrolle der Dicke erfordern, beispielsweise bei fortschrittlichen Speichergeräten.
   • 3D-Abscheidung: Da Halbleiterbauelemente immer komplexer werden, werden Abscheidungssysteme an die Handhabung von 3D-Strukturen wie Fin-Feldeffekttransistoren (FinFETs) und 3D-NAND-Flash-Speichern angepasst.
   • Umweltfreundliche Prozesse: Der Schwerpunkt liegt zunehmend auf der Entwicklung von Abscheidungsprozessen, die weniger gefährliche Chemikalien verwenden und die Umweltbelastung verringern.

6. Herausforderungen in der Depositionstechnologie:

   • Einheitlichkeit und Mängel: Das Erreichen einer gleichmäßigen Filmdicke und die Minimierung von Defekten ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere wenn die Geräteabmessungen schrumpfen.
   • Materielle Reinheit: Verunreinigungen in abgeschiedenen Filmen können die Geräteleistung beeinträchtigen, daher ist die Aufrechterhaltung einer hohen Materialreinheit unerlässlich.
   • Integration mit anderen Prozessen: Abscheidungssysteme müssen mit anderen Halbleiterherstellungsprozessen wie Lithographie und Ätzen kompatibel sein.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Abscheidungssysteme in der Halbleiterindustrie unverzichtbar sind und die Herstellung komplexer, vielschichtiger Strukturen ermöglichen, die das Rückgrat moderner Elektronik bilden. Die Wahl zwischen PVD und CVD hängt von den spezifischen Anforderungen des Materials und der Anwendung ab, und ständige Fortschritte in der Abscheidungstechnologie verschieben weiterhin die Grenzen der Halbleiterfertigung.

Übersichtstabelle:

Aspekt	Einzelheiten
Zweck	Erstellen Sie dünne Filme für leitende, isolierende und halbleitende Schichten.
Typen	PVD (Physical Vapour Deposition) und CVD (Chemical Vapour Deposition).
Anwendungen	Verbindungen, Isolierschichten, Gate-Elektroden und Barriereschichten.
Wichtige Überlegungen	Materialkompatibilität, Folienqualität, Prozesstemperatur, Durchsatz, Kosten.
Neue Trends	ALD, 3D-Abscheidung, umweltfreundliche Prozesse.
Herausforderungen	Einheitlichkeit, Materialreinheit, Integration mit anderen Prozessen.

Entdecken Sie das richtige Beschichtungssystem für Ihre Halbleiteranforderungen – Kontaktieren Sie noch heute unsere Experten !