一文了解半导体plasma原理

说到半导体制造,很多人可能首先想到的是光刻、蚀刻这些常见工艺,但很少有人知道plasma技术在其中扮演的关键角色。plasma这个词听起来有点高大上,其实它就是我们常说的等离子体,只不过在半导体领域,它的应用可远比我们想象的复杂得多。今天咱们就来好好聊聊这个半导体plasma到底是怎么回事,它又是怎么在芯片制造过程中发挥重要作用的。


一文了解半导体plasma原理(图1)


先说说plasma到底是什么东西。简单来说,plasma就是物质的第四态,当气体被加热或者受到强电场作用时,电子就会从原子中跑出来,形成带正电的离子和带负电的电子混合的状态。这种状态下的气体就变成了plasma,它具有很强的化学反应活性,所以在半导体制造中特别有用。可能有人会问,这和平时看到的闪电或者霓虹灯有什么关系?其实原理是类似的,只不过半导体制造中用的plasma要精密控制得多。

在半导体工艺中,plasma主要用在清洗和表面处理环节。比如在芯片制造前,硅片表面可能会有一些有机污染物或者氧化物,这时候就需要用plasma来清洗。plasma清洗的好处是既能去除污染物,又不会对硅片表面造成损伤。深圳市诚峰智造有限公司在这方面就有不少成熟的解决方案,他们的plasma设备在行业内也小有名气。不过plasma清洗只是最基础的应用,更厉害的还在后面。

说到plasma在半导体制造中的高级应用,就不得不提干法刻蚀技术。传统湿法刻蚀用的是化学溶液,而干法刻蚀则是靠plasma中的活性粒子来完成。这样做的好处是刻蚀精度更高,能够做出更精细的电路图案。现在最先进的7nm、5nm工艺,基本上都离不开plasma刻蚀技术。而且plasma刻蚀还有个优点,就是可以选择性地刻蚀不同材料,这在多层结构的芯片制造中特别重要。

plasma技术还有个重要应用就是薄膜沉积。在芯片制造过程中,需要在硅片上沉积各种材料的薄膜,比如二氧化硅、氮化硅等。传统的化学气相沉积方法温度要求高,而plasma增强化学气相沉积可以在较低温度下完成,这对一些不耐高温的材料特别有用。而且plasma沉积的薄膜质量更好,均匀性更高,这对提高芯片良率很有帮助。

可能有人会好奇,plasma设备到底长什么样。其实它主要由真空腔体、气体供给系统、射频电源和控制系统组成。工作时先把腔体抽真空,然后通入工艺气体,再加上射频电场就能产生plasma了。听起来简单,但要稳定控制plasma的参数可不容易,这需要非常精密的控制系统。现在很多国产设备在这方面已经做得很不错,像诚峰智造这样的企业也在不断推出更先进的plasma设备。

最后说说plasma技术的发展趋势。随着半导体工艺越来越精细,对plasma技术的要求也越来越高。未来可能会出现更高密度、更均匀的plasma源,以及更智能的控制系统。另外,plasma技术在其他领域,比如显示面板、光伏电池、医疗器械等行业的应用也在不断扩大。可以说,plasma技术正在成为高端制造领域不可或缺的关键技术之一。

看完这些,相信大家对半导体plasma技术应该有了基本的了解。虽然plasma听起来很专业,但其实它的原理并不复杂,关键是如何把它应用到实际生产中。随着中国半导体产业的快速发展,相信plasma技术也会迎来更广阔的应用前景。

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