Die Halbleiterherstellung stützt sich in hohem Maße auf Abscheidungsmethoden, um dünne Schichten von Materialien auf Siliziumscheiben zu erzeugen.Diese Schichten sind für den Aufbau der komplizierten Strukturen von Halbleitergeräten unerlässlich.Die drei gängigsten Abscheidungsmethoden in der Halbleiterherstellung sind Chemische Gasphasenabscheidung (CVD) , Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) und Atomlagenabscheidung (ALD) .Jedes Verfahren hat einzigartige Vorteile und wird je nach den spezifischen Anforderungen des herzustellenden Halbleiterbauteils ausgewählt.CVD wird wegen seiner Vielseitigkeit und seiner Fähigkeit, qualitativ hochwertige Schichten abzuscheiden, häufig eingesetzt, PVD wird wegen seiner Präzision und Reinheit geschätzt und ALD wird wegen seiner Kontrolle auf atomarer Ebene und seiner Gleichmäßigkeit bevorzugt.
Die wichtigsten Punkte werden erklärt:
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Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
- CVD ist ein Verfahren, bei dem gasförmige Reaktanten in eine Reaktionskammer eingeleitet werden und eine chemische Reaktion auf der Oberfläche des Substrats stattfindet, wodurch ein fester dünner Film entsteht.
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Gängige CVD-Verfahren sind:
- Chemische Niederdruck-Gasphasenabscheidung (LPCVD):Arbeitet mit reduziertem Druck und erzeugt hochwertige, gleichmäßige Schichten.
- Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD):Nutzt Plasma zur Verstärkung der chemischen Reaktion und ermöglicht die Abscheidung bei niedrigeren Temperaturen.
- Chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD):Arbeitet bei Atmosphärendruck, geeignet für Prozesse mit hohem Durchsatz.
- CVD ist vielseitig und kann eine breite Palette von Materialien abscheiden, darunter Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und Polysilizium.
- Es wird in der Halbleiterherstellung häufig eingesetzt, da es Schichten mit hervorragender Stufenbedeckung und Gleichmäßigkeit erzeugen kann.
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Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)
- Bei PVD wird das Material physikalisch von einer Quelle auf das Substrat übertragen, in der Regel durch Verfahren wie Verdampfen oder Sputtern.
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Zu den gängigen PVD-Verfahren gehören:
- Thermische Gasphasenabscheidung:Das Material wird erhitzt, bis es verdampft und dann auf dem Substrat kondensiert.
- Sputtern:Durch den Beschuss mit hochenergetischen Ionen werden Atome aus einem Zielmaterial herausgeschleudert, die sich dann auf dem Substrat ablagern.
- PVD ist dafür bekannt, dass es extrem reine und gleichmäßige Schichten mit hervorragender Haftung auf dem Substrat erzeugt.
- Es wird häufig für die Abscheidung von Metallen (z. B. Aluminium, Kupfer) und Legierungen in Halbleiterbauelementen verwendet.
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Atomlagenabscheidung (ALD)
- ALD ist eine hochgradig kontrollierte Abscheidungsmethode, bei der die Materialien in einer Atomschicht abgeschieden werden.
- Bei diesem Verfahren werden abwechselnd Impulse von Vorläufergasen eingesetzt, die mit der Substratoberfläche in einer selbstbegrenzenden Weise reagieren und eine präzise Kontrolle der Schichtdicke gewährleisten.
- ALD ist ideal für Anwendungen, die ultradünne, konforme Schichten mit außergewöhnlicher Gleichmäßigkeit erfordern, wie z. B. Gate-Oxide in Transistoren.
- Sie ist besonders nützlich für die Abscheidung von Materialien auf komplexen 3D-Strukturen, bei denen Gleichmäßigkeit und Konformität entscheidend sind.
Diese drei Abscheidungsmethoden - CVD, PVD und ALD - sind für die Halbleiterherstellung von grundlegender Bedeutung und bieten jeweils einzigartige Möglichkeiten, die den unterschiedlichen Anforderungen moderner Halbleitergeräte gerecht werden.
Zusammenfassende Tabelle:
| Abscheidungsmethode | Wesentliche Merkmale | Allgemeine Anwendungen |
|---|---|---|
| Chemische Gasphasenabscheidung (CVD) | Vielseitige, qualitativ hochwertige Schichten, hervorragende Stufenabdeckung | Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Polysilizium |
| Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) | Präzision, Reinheit, hervorragende Haftung | Metalle (Aluminium, Kupfer), Legierungen |
| Atomare Schichtabscheidung (ALD) | Kontrolle auf atomarer Ebene, ultradünne, konforme Schichten | Gate-Oxide, 3D-Strukturen |
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