Một trong ba thiết bị chính của dây chuyền sản xuất bán dẫn là thiết bị lắng đọng màng mỏng.

Mộttrò bắn cá, Thế nào là lắng đọng màng mỏng

Q&A

Hai, PVD 、 CVD Và ALD Giới thiệu chi tiết

Batrò bắn cá, Hai loại quan trọng trong ngành PECVD Giới thiệu

Thế nào là thiết bị lắng đọng màng mỏng

Bốnkeo truc tiep, Thị trường thiết bị lắng đọng màng mỏng bán dẫn toàn cầu

Máy lắng đọng từ tính chân không cao kiểu TGV/TSV/TMV kiểu sản xuất

Mộttrò bắn cá, Thế nào là lắng đọng màng mỏng

Nói đơn giản: Lắng đọng màng mỏng là giúp chip "dán lớp màng" .

Càng tinh vitrò bắn cá, số lớp càng nhiều thì nhu cầu "dán lớp màng" càng lớn.

Chip càng tốtkeo truc tiep, thì càng phải dán nhiều lớp hơn.

Nói chuyên môn: Hệ thống phun màng mỏng là quá trình phủ các lớp vật liệu lên bề mặt như silicj88vip1, trong đó các vật liệu được phủ bao gồm oxit silic, nitơ silic, silic đa tinh thể và kim loại như đồng. Các lớp màng có thể là vô định hình, đa tinh thể hoặc đơn tinh thể.

Gồm có CVD (Lắng đọng hơi hóa học)trò bắn cá, PVD (Lắng đọng hơi vật lý) và ALD (Lắng đọng lớp nguyên tử) v.v.keo truc tiep, trong đó ALD thuộc về CVD nhánh.

Q&A:

Tại sao chúng ta nói rằng chip càng tinh vikeo truc tiep, số lớp càng nhiều thì “ nhu cầu dán lớp màng ” lại càng lớn?

Sản xuất chip giống như dán lớp màng cho điện thoạij88vip1, chỉ khác là lớp "màng" này ở cấp độ nano, và cần dán từ vài chục đến hàng trăm lớp.! Khi quy trình sản xuất chip ngày càng tinh vikeo truc tiep, cấu trúc ngày càng phức tạp, nhu cầu về việc dán lớp màng cũng tăng mạnh.

Quy trình càng tiên tiếnj88vip1, số lớp màng càng nhiều

Trong 90nm quy trình CMOS dây chuyền sản xuấttrò bắn cá, khoảng 40 bước lắng đọng màng mỏngtrò bắn cá, liên quan đến 6 loại vật liệu; đến 3nm quy trình FinFET dây chuyền sản xuấtj88vip1, số bước lắng đọng màng mỏng tăng lên 100 bướcj88vip1, số loại vật liệu gần bằng 20 loại. Mỗi lớp "màng" đều rất quan trọngj88vip1, nếu thiếu bất kỳ lớp nào, chip cũng có thể không hoạt động bình thường.

Cấu trúc càng phức tạpkeo truc tiep, độ khó dán lớp màng càng cao

Ví dụ về chip lưu trữj88vip1, từ 2D NAND phát triển thành 3D NAND Cấu trúc từ phẳng trở thành ba chiềuj88vip1, số lượng lớp tăng mạnh, giống như từ nhà một tầng chuyển thành tòa nhà cao tầng. Mỗi lớp cần phải dán màng chính xác, điều này khiến nhu cầu về hệ thống phun màng mỏng tăng nhanh.

nghệ nhân dán màng

hai, PVD, CVD

1. PVD lắng đọng hơi vật lý (Physical Vapor Deposition)

Lắng đọng hơi vật lý là công nghệ lắng đọng màng dựa trên cơ chế vật lýtrò bắn cá, quá trình không liên quan đến phản ứng hóa học.

Bao gồm chủ yếu bốc hơi 、 phún xạ j88vip1, phủ màng plasma điện cực, phủ màng ion, ngoại vi phân tử các loại chính. Bốc hơi: Đây là phương pháp phủ màng bằng cách sử dụng nguồn bay hơi như điện trởj88vip1, tia điện tử, cảm ứng tần số cao, hồ quang điện và laser để làm nóng vật liệu bay hơi, khiến chúng đạt nhiệt độ nóng chảy và bay hơi, tạo ra dòng hơi, sau đó lắng đọng trên bề mặt cơ sở để hình thành lớp màng rắn.

Bốc hơi chân không là quy trình chính hiện nay của màn hình OLED.

Phún xạ: Thông thường đề cập đến phương pháp bốc hơi từ trườngtrò bắn cá, đây là quy trình sử dụng các hạt mang điện tích được gia tốc trong điện trường để có năng lượng nhất định, trong môi trường chân không 1.3×10 ^-3 Pakeo truc tiep, đưa vào khí trơ, đặt giữa bản nền (điện cực dương) và tấm kim loại (điện cực âm) áp suất điện trực tiếp cao, do hiện tượng phóng điện phát quang (glow discharge) tạo ra electron kích thích khí trơ, tạo ra plasma, đẩy các nguyên tử kim loại ra khỏi tấm kim loại và lắng đọng trên bản nền.

Phủ màng phún xạ là PVD được sử dụng phổ biến nhất.

Ngoại vi phân tử (MBE) ： là một quy trình phủ màng chân không đặc biệtkeo truc tiep, tức là màng được phát triển từng lớp theo trục tinh thể của vật liệu nền. MBE Có thể chế tạo màng đơn tinh thể chỉ vài nguyên tửtrò bắn cá, cũng có thể kết hợp các lớp màng với thành phần khác nhau, tạp chất khác nhau để tạo ra cấu trúc siêu mỏng vi mô lượng tử.

Phủ màng ion: Kết hợp của phương pháp bay hơi chân không và bốc hơikeo truc tiep, vật liệu được bay hơi sau đó một phần bị ion hóa trong không gian phóng điện, sau đó các ion được hút bởi điện cực và lắng đọng trên bản nền để tạo thành màng.

Do tương đối phức tạpkeo truc tiep, phạm vi ứng dụng của phủ màng ion không rộng.

Tóm lạikeo truc tiep, trong quá trình công nghệ PVD, chỉ có sự thay đổi trạng thái vật liệu mà không có phản ứng hóa học, đây là quá trình vật lý thuần túy. Trong toàn bộ quá trình sản xuất bán dẫn, PVD là quy trình thiết yếu để phủ màng kim loại siêu tinh khiết và hợp chất kim loại chuyển tiếp.

2. CVD lắng đọng hơi hóa học (Chemical Vapor Deposition)

Lắng đọng lớp màng cách điện và lớp màng bán dẫn CVD là quy trình phủ màng thông qua phản ứng hóa học trong pha khí để lắng đọng lớp màng rắn trên bề mặt nềnj88vip1, thuộc về phản ứng hóa học.

CVD Các tiền chất thường là khí như silanj88vip1, phosphane, borane, amoniac, oxy, sản phẩm sinh ra thường là các lớp màng rắn như nitride, oxide, nitroxide, carbide, silic đa tinh thể, điều kiện phản ứng thường là nhiệt độ cao, áp suất cao, plasma, v.v.

Quy trình phủ màng CVD thường bao gồm tám bước:

1. Khí phản ứng được truyền đến khu vực lắng đọng;
2. Hình thành tiền chất màng;
3. Tiền chất màng khuếch tán đến bề mặt nền;
4. Tiền chất màng bám vào;
5. Tiền chất màng khuếch tán đến khu vực phát triển màng;
6. Phản ứng hóa học bề mặtj88vip1, màng lắng đọng và dần phát triển, cuối cùng tạo thành màng liên tục, đồng thời tạo ra sản phẩm phụ;
7. Sản phẩm phụ được loại bỏ khỏi bề mặt nền;
8. Sản phẩm phụ được loại bỏ khỏi buồng phản ứng. Với sự tiến bộ không ngừng của quy trình sản xuấttrò bắn cá, nhu cầu lấp đầy rãnh, lỗ sâu... đã thúc đẩy sự ra đời của những công nghệ mới, hiện tại các công nghệ ứng dụng chủ đạo bao gồm CVD trò bắn cá, hướng phát triển tương lai là LPCVD 、 PECVD Hai loại quan trọng trong ngành HDPCVD 、 SACVD 。

giới thiệu: PECVD Theo tần số xảy ra plasmaj88vip1,

plasma được sử dụng trong PE CVD có thể được chia thành plasma tần số radio ( Radio Frequency Plasma ) và plasma sóng vi ( Microwave  Plasma ).

Hiện naykeo truc tiep, tần số radio được sử dụng trong ngành thường là 13.56MHz . Trong đój88vip1, phương pháp hợp plasma radio thường được chia thành điện dung ( CCP ） Và cảm ứng ( ICP ） hai loại.

3. ALD lắng đọng lớp nguyên tử (Atomic Layer Deposition)

ALD Có khả năng kiểm soát độ dày màng chính xáctrò bắn cá, độ đồng đều và nhất quán của lớp màng rất tốt, và khả năng bao phủ góc cạnh rất mạnh, phù hợp cho việc phát triển màng trong các cấu trúc rãnh sâu. ALD Trong SADP 、 HKMG và nhiều quy trình khác như lớp ngăn chặn liên kết đồng kim loại...

ALD Nguyên lý : Quá trình phủ thông qua việc luân phiên cấp nguồn tiền chất khí vào buồng phản ứng và hình thành lớp màng theo từng lớp nguyên tử trên bề mặt nềntrò bắn cá, bước phản ứng bao gồm:

1 ) tiền chất A vào buồng phản ứng và hấp thụ trên bề mặt nền;

2 ) rửa sạch buồng phản ứng bằng khí trơtrò bắn cá, làm sạch các tiền chất còn dư A ;

3 ) tiền chất B vào buồng phản ứng và hấp thụ trên bề mặt nềnkeo truc tiep, phản ứng hóa học với tiền chất A tạo thành màng mục tiêu;

4 ) rửa sạch buồng phản ứng bằng khí trơtrò bắn cá, loại bỏ các sản phẩm phụ sinh ra trong phản ứng, hoàn thành một lần phủ màng nguyên tử. Lặp lại quá trình này, có thể thực hiện phủ màng ở cấp độ nguyên tử.

Ba. Thế nào là thiết bị lắng đọng màng mỏng

Lắng đọng màng mỏng là thiết bị quan trọng trong bán dẫn. Tựa như tên gọij88vip1, nó chủ yếu đảm nhận việc lắng đọng lớp cách điện và lớp kim loại trong các bước công nghệ.

1. Hệ thống kiểm soát chân không và áp suất: Bơm cơ khíj88vip1, bơm phân tử, van chân không, máy đo chân không, v.v.

Chức năng: Cung cấp môi trường chân không ổn định cho quá trình phủkeo truc tiep, giảm ảnh hưởng của nitơ, oxy và hơi nước đối với chất lượng màng. Sử dụng bơm khô để rút chân không thấp, tránh ô nhiễm dầu. Sử dụng bơm phân tử để rút chân không cao, có khả năng loại bỏ hơi nước mạnh mẽ, đảm bảo độ sạch trong buồng phản ứng.

Tầm quan trọng: Môi trường chân không là nền tảng của lắng đọng màng mỏngtrò bắn cá, ảnh hưởng trực tiếp đến độ tinh khiết và tính đồng đều của màng.

2. Hệ thống lắng đọng bao gồm: nguồn RFkeo truc tiep, hệ thống làm mát nước, bộ gia nhiệt nền,...

Chức năng: Nguồn RF: làm ion hóa khí phản ứngkeo truc tiep, tạo plasma, thúc đẩy phản ứng hóa học.

Hệ thống làm mát nước: cung cấp làm mát cho bơm và buồng phản ứngtrò bắn cá, ngăn thiết bị quá nhiệt và kích hoạt báo động khi nhiệt độ vượt ngưỡng. Đường ống làm mát được làm bằng vật liệu cách điện, tránh nhiễu điện. Bộ gia nhiệt nền: gia nhiệt nền để loại bỏ tạp chất bề mặt, tăng cường lực bám giữa màng và nền.

Tầm quan trọng: Hệ thống lắng đọng là cốt lõi của lắng đọng màng mỏngkeo truc tiep, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu năng của màng.

3. Hệ thống cung cấp khí và kiểm soát lưu lượng: bình khíkeo truc tiep, tủ khí, lưu lượng kế khối lượng, đường ống dẫn khí, v.v.

Chức năng:

1. Nguồn khí: do bình khí cung cấp khí phản ứng (như silanj88vip1, amoniac, nitơ, v.v.).
2. Dẫn khí: thông qua tủ khí đưa khí đến buồng công nghệ.

(3) Kiểm soát lưu lượng: sử dụng lưu lượng kế khối lượng để kiểm soát chính xác lưu lượng khítrò bắn cá, đảm bảo tỷ lệ và lưu lượng khí phản ứng ổn định.

Tầm quan trọng: Kiểm soát lưu lượng khí ảnh hưởng trực tiếp đến thành phầntrò bắn cá, độ dày và tính đồng đều của màng.

4. Hệ thống buồng phản ứng bao gồm: buồng phản ứngtrò bắn cá, giá đỡ nền, bộ phân phối khí, điện cực, v.v.

Chức năng:

(1) Buồng phản ứng: cung cấp không gian phản ứng cho lắng đọng màng mỏngkeo truc tiep, thường được chế tạo từ vật liệu chịu nhiệt và ăn mòn.

(2) Giá đỡ nền: cố định nền và đảm bảo nhiệt độ đồng đều.

(3) Bộ phân phối khí: phân bố khí phản ứng đềuj88vip1, đảm bảo tính đồng đều của lắng đọng màng mỏng.

(4) Điện cực: trong PECVD quy trìnhtrò bắn cá, được sử dụng để tạo plasma.

Tầm quan trọng: Buồng phản ứng là khu vực chính của lắng đọng màng mỏngtrò bắn cá, thiết kế của nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu năng của màng.

5. Hệ thống điều khiển bao gồm: PLC (PLC)j88vip1, cảm biến, giao diện người-máy ( HMI ), v.v.

Chức năng:

(1) Điều khiển tự động: thông qua PLC để thực hiện vận hành tự động của các hệ thống thiết bị.

(2) Giám sát tham số: giám sát thời gian thực nhiệt độkeo truc tiep, áp suất, lưu lượng khí...

(3) Cảnh báo sự cố: kích hoạt cảnh báo và dừng máy tự động khi có sự cố.

Tầm quan trọng: Hệ thống điều khiển đảm bảo vận hành ổn định của thiết bịtrò bắn cá, nâng cao tính nhất quán và độ tin cậy của quy trình.

6. Hệ thống làm sạch và bảo trì bao gồm: khí làm sạch (như NF₃ 、 CF₄ )keo truc tiep, đường ống làm sạch, thiết bị xử lý khí thải, v.v.

Chức năng:

(1) Làm sạch buồng: định kỳ loại bỏ các chất lắng đọng bên trong buồng phản ứngj88vip1, tránh ô nhiễm.

(2) Xử lý khí thải: xử lý các khí độc hại sinh ra trong quá trình phản ứngkeo truc tiep, đảm bảo môi trường và an toàn.

Tầm quan trọng: Hệ thống làm sạch và bảo trì kéo dài tuổi thọ thiết bịj88vip1, đảm bảo tính ổn định và nhất quán của lắng đọng màng mỏng.

Bốntrò bắn cá, thị trường thiết bị lắng đọng màng mỏng quốc tế

Trong các thiết bị sản xuất bán dẫnj88vip1, máy lithography, máy khắc, và thiết bị lắng đọng màng mỏng là ba thiết bị chính, theo SEMI dữ liệu tính toán, máy lithographytrò bắn cá, máy khắc, và thiết bị lắng đọng màng mỏng lần lượt chiếm khoảng 24% 、 20% Và 20% 。

Hệ thống phun màng mỏng là một trong ba thiết bị cốt lõi trong dây chuyền sản xuất bán dẫntrò bắn cá, quy mô thị trường của nó sẽ tiếp tục mở rộng cùng với sự tiến bộ của công nghệ chế tạo.

2022 nămtrò bắn cá, quy mô thị trường thiết bị lắng đọng màng mỏng toàn cầu khoảng 200 tỷ USD. Dự kiến đến 2026 năm, quy mô thị trường sẽ tăng lên 300 tỷ USD j88vip1, tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) CAGR khoảng 8-10% 。

Yếu tố thúc đẩy tăng trưởng:

1. Nhu cầu về quy trình tiên tiến: Khi quy trình sản xuất bán dẫn tiến tới 3nm 、 2nm và dưới đâykeo truc tiep, số lượng và độ phức tạp của các bước lắng đọng màng mỏng tăng mạnh. Ví dụ, số bước lắng đọng màng mỏng của quy trình 3nm nhiều hơn 90nm quy trình 2.5 lần.

2. Nâng cấp chip lưu trữ: Từ 2D NAND phát triển thành 3D NAND j88vip1, số lớp lắng đọng màng mỏng tăng đáng kể. 3D NAND Số lớp chồng lên của 32 đã phát triển từ 200 lớp lên trên

3. lớpj88vip1, nhu cầu về thiết bị lắng đọng màng mỏng tăng mạnh. 5G Các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạoj88vip1, internet of things, xe tự lái... đang làm tăng nhu cầu về chip hiệu năng cao, thúc đẩy sự mở rộng thị trường hệ thống phun màng mỏng.

4. Ứng dụng mới thúc đẩy: ： CVD Tỷ trọng thị trường riêng lẻ 60% Thiết bị: chiếm khoảng PVD Tỷ trọng thị trường riêng lẻ 25% 。 ALD Tỷ trọng thị trường riêng lẻ 15% , lĩnh vực lớn nhất. CAGR keo truc tiep, nhưng tốc độ tăng trưởng nhanh nhất, dự kiến trong năm năm tới 15% 。

sẽ vượt quá
Bài viết này một phần được trích dẫn từ mạngtrò bắn cá, quyền sở hữu trí tuệ và trách nhiệm nội dung thuộc về tác giả gốc. Nếu bạn là tác giả ban đầu không muốn bài viết được trích dẫn, xin vui lòng liên hệ chúng tôi để xử lý (sales@hitsemi.com).