什么是半导体制造中的沉积工艺？关键技术和应用解析

半导体制造中的沉积工艺是一个关键步骤，用于制造对设备功能至关重要的高质量、高性能固体材料和薄膜。它包括使用化学气相沉积 (CVD)、等离子体增强 CVD (PECVD) 和物理气相沉积 (PVD) 等各种技术在基底上沉积铝和其他次生层等材料。该过程通常在真空室中进行，包括升温、蚀刻、镀膜和降温等步骤。采用低压化学气相沉积 (LPCVD)、原子层沉积 (ALD) 等沉积技术可确保材料的精确分层，这对半导体器件的性能和可靠性至关重要。

要点说明：

半导体制造中沉积的目的:
- 沉积工艺用于制造形成半导体器件功能层的薄膜和固体材料。
- 这些功能层对设备的电气、热和机械性能至关重要，可确保设备的高性能和可靠性。
用于沉积的材料:
- 主要材料:由于铝具有良好的导电性和与半导体工艺的兼容性，通常用于基底的主层。
- 辅助材料:其他材料（如钨、二氧化硅和氮化物）作为辅助层沉积，以形成绝缘、导电或保护元件。
沉积技术:
- 化学气相沉积（CVD）:将气态反应物用于在基底上沉积固体材料的工艺。例如
  - 高密度等离子体化学气相沉积（HDP-CVD）:用于生产高质量的致密薄膜。
  - 等离子体增强 CVD (PECVD):利用等离子体在较低温度下增强化学反应。
  - 化学气相沉积钨:专门用于沉积钨层。
- 物理气相沉积（PVD）:采用溅射或蒸发等物理方法沉积材料。
- 原子层沉积（ALD）:逐层沉积超薄薄膜的精确技术。
沉积过程的步骤:
- 斜坡:真空室是通过逐渐升高温度和降低压力来准备的，以创造理想的沉积条件。
- 蚀刻:使用等离子蚀刻法对基底进行清洁，以去除杂质并提高沉积材料的附着力。
- 涂层:将待沉积材料投射到基底上，形成薄膜。
- 斜坡下降:使用冷却系统将炉室恢复到室温和环境压力。
常见沉积技术:
- 低压化学气相沉积（LPCVD）:在较低的压力下运行，可实现均匀的薄膜沉积。
- 亚大气层 CVD (SACVD):用于需要亚大气压条件的特定应用。
- 常压化学气相沉积（APCVD）:在大气压力下进行某些材料的沉积。
- 超高真空 CVD（UHV-CVD）:用于先进应用中的高纯度薄膜。
- 外延沉积（Epi）:在基底上生长单晶层，制造高性能设备。
与半导体制造相结合:
- 沉积工艺与光刻、蚀刻和掺杂等其他制造步骤相结合，可制造出复杂的半导体结构。
- 例如，沉积后，光刻胶图案化和蚀刻可用于在沉积层上确定特定特征。
应用和重要性:
- 沉积对于在半导体器件中形成互连、栅极氧化物和绝缘层至关重要。
- 它确保了微处理器、存储芯片和传感器等先进技术所需的材料的精确分层。

通过了解沉积工艺及其各种技术，半导体制造商可以生产出具有所需电气和机械性能的设备，确保现代电子产品的高性能和可靠性。

汇总表：

方面	详细信息
用途	为半导体器件功能创造薄膜和固体材料。
主要材料	铝，具有导电性和兼容性。
辅助材料	钨、二氧化硅、用于绝缘和保护的氮化物。
技术	CVD、PECVD、PVD、ALD、LPCVD、SACVD、APCVD、UHV-CVD、外延沉积。
工艺步骤	升温、蚀刻、涂层、降温。
应用	微处理器和传感器中的互连、栅极氧化物和绝缘层。