Die Abscheidung auf einem Wafer ist ein kritischer Prozess in der Halbleiterherstellung. Dabei werden dünne Materialschichten, vor allem aus Dielektrikum und Metall, erzeugt, die für die Herstellung von Halbleiterbauelementen unerlässlich sind.
Dieser Prozess ist entscheidend für die Bildung komplizierter Strukturen in integrierten Schaltkreisen, einschließlich Zwischenverbindungen, Isolierschichten und verschiedener elektrischer Komponenten.
Die Abscheidungstechniken variieren je nach Material und den spezifischen Anforderungen des herzustellenden Bauelements.
5 Schlüsselschritte im Abscheidungsprozess
1. Vorbereitung des Wafers
Der Wafer wird auf eine Elektrode in einer Abscheidekammer gelegt.
So wird sichergestellt, dass sich der Wafer in der optimalen Position befindet, um die abgeschiedenen Materialien gleichmäßig aufzunehmen.
2. Einleiten der reaktiven Gase
Reaktive Gase und Abscheidungselemente werden in die Kammer eingeleitet.
Diese Gase können siliziumhaltige Verbindungen für Siliziumoxid- oder -nitridschichten oder metallhaltige Verbindungen für Metallschichten enthalten.
Die Auswahl der Gase richtet sich nach den für die Dünnschicht benötigten chemischen Eigenschaften.
3. Bildung eines Plasmas
Es wird eine Spannung angelegt, um zwischen den Elektroden ein Plasma zu erzeugen, das die reaktiven Gase anregt.
Dieses Plasma ist von entscheidender Bedeutung, da es die Energie liefert, die benötigt wird, um die reaktiven Gase in reaktive Spezies zu dissoziieren.
Techniken wie die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) oder die CVD mit hoher Plasmadichte (HDP-CVD) werden üblicherweise eingesetzt, um die Eigenschaften des Plasmas zu steuern und eine effiziente Dissoziation zu gewährleisten.
4. Filmbildung
Die angeregten Gase dissoziieren und reagieren mit der Waferoberfläche, um einen dünnen Film zu bilden.
Diese Reaktion wird kontrolliert, um die gewünschte Dicke und Gleichmäßigkeit des Films zu gewährleisten.
Nebenprodukte der Reaktion, die nicht Teil des Films sind, werden aus der Kammer entfernt, normalerweise durch Diffusion oder aktives Pumpen.
5. Zusätzliche Schritte und Überlegungen
Nach der Abscheidung kann die Dünnschicht geglüht oder anderweitig wärmebehandelt werden, um ihre Eigenschaften, wie z. B. Haftung, Widerstand oder Stabilität, zu verbessern.
Die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht werden analysiert, um sicherzustellen, dass sie die für das Halbleiterbauelement erforderlichen Spezifikationen erfüllen.
Diese Analyse kann zu Anpassungen des Abscheidungsprozesses führen, um die Leistung zu optimieren.
Bei der Abscheidung verwendete Techniken
Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und ihre Varianten wie PECVD und HDP-CVD werden für die Abscheidung dielektrischer Materialien verwendet.
Die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) wird für Metalle und einige dielektrische Materialien verwendet.
Die Atomlagenabscheidung (ALD) wird für hochkonforme und präzise dünne Schichten verwendet.
Diese Verfahren zusammen ermöglichen die Herstellung komplexer Halbleiterbauelemente durch die präzise Abscheidung von Materialien in kontrollierten Umgebungen.
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