1. Folasaga
O le faʻagasologa o le faʻapipiʻiina o mea (meafaitino) i luga o mea faʻapipiʻi e ala i metotia faʻaletino poʻo vailaʻau e taʻua o le tuputupu ae o ata manifinifi.
E tusa ai ma taʻiala galue eseese, e mafai ona vaevaeina le faʻapipiʻiina o ata tifaga faʻatasi i:
-Ausa Fa'aletino (PVD);
-Ausa Fa'amea Kemisi (CVD);
-Fa'aopoopoga.
2. Fa'agasologa o Tupulaga Ata Ata Manifinifi
2.1 Le fa'aputuina o le ausa fa'aletino ma le fa'agasologa o le mapuna a'e
O le fa'aogaina o le ausa fa'aletino (PVD) e fa'atatau i le fa'aogaina o metotia fa'aletino e pei o le vacuum evaporation, sputtering, plasma coating ma le molecular beam epitaxy e fausia ai se ata manifinifi i luga o se fa'asusu.
I totonu o le VLSI alamanuia, o le tele o faʻaaogaina tekinolosi PVD o le sputtering, lea e masani ona faʻaaogaina mo eletise ma fesoʻotaʻiga uʻamea o fesoʻotaʻiga tuʻufaʻatasia. Sputtering o se faagasologa lea e seasea kasa [e pei o argon (Ar)] ionized i ions (pei o Ar +) i lalo o le gaioiga o se eletise eletise fafo i lalo o tulaga gaogao maualuga, ma pomu le puna autu autu i lalo o se siosiomaga voltage maualuga, tu'itu'i i fafo atoms po'o molelaula o mea fa'atatau, ona taunuu ai lea i luga o le fafie e fai ai se ata manifinifi pe a mae'a se fa'agasologa o vaalele e leai se fa'alavelave. O lo'o iai ni mea tau kemikolo mautu o le Ar, ma o ona ion e le mafai ona tali fa'ama'i fa'atasi ma mea fa'atatau ma le ata. A'o ulufale atu meataalo ta'amilosaga tu'ufa'atasi i le 0.13μm apamemea interconnect era, o le mea fa'apipi'i pa puipui apamemea fa'aaogaina titanium nitride (TiN) po'o tantalum nitride (TaN) ata tifaga. O le manaoga mo tekinolosi tau alamanuia ua siitia ai le suesuega ma le atinae o le tali atu kemikolo sputtering tekinolosi, o lona uiga, i totonu o le potu sputtering, i le faaopoopo atu i Ar, o loo i ai foi se kasa reactive nitrogen (N2), ina ia le Ti po Ta pomu mai le mea fa'atatau Ti po'o Ta tali atu i le N2 e fa'atupu ai le ata TiN po'o le TaN mana'omia.
E tolu auala e masani ona faʻaaogaina, e pei ole DC sputtering, RF sputtering ma magnetron sputtering. Aʻo faʻaauau pea ona faʻateleina le tuʻufaʻatasia o fesoʻotaʻiga tuʻufaʻatasia, o loʻo faʻatupulaʻia le aofaʻi o laupepa o faʻamaʻi uʻamea uʻamea, ma o le faʻaogaina o tekinolosi PVD ua faʻateleina ma sili atu. PVD mea e aofia ai Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, Ta, Co, TiN, TaN, Ni, WSi2, ma isi.
PVD ma sputtering faagasologa e masani lava ona maeʻa i totonu o se potu faʻamaufaʻailoga faʻamaufaʻailogaina ma se vacuum tikeri o le 1 × 10-7 i le 9 × 10-9 Torr, lea e mafai ona faʻamautinoa le mama o le kesi i le taimi o le tali; i le taimi lava e tasi, e manaʻomia se voltage maualuga i fafo e faʻafefe ai le kesi e le masani ai e faʻatupu ai se voli maualuga maualuga e pomu ai le sini. O taʻiala autu mo le iloiloga o le PVD ma le faʻaogaina o faiga e aofia ai le aofaʻi o le pefu, faʻapea foʻi ma le taua o le teteʻe, tutusa, mafiafia o le ata ma le faʻalavelave o le ata na faia.
2.2 Fa'ata'otoga o Ausa Fa'ama'i ma Fa'agasologa o le Sputtering
O le fa'agata o le vaila'au (CVD) o lo'o fa'atatau i se faiga fa'atekonolosi lea e fa'agaoioi ai le tele o kasa fa'atasi ma vaega eseese o le mamafa o le mamafa i se vevela ma le mamafa, ma fa'aputu mea mautu i luga o le mea'ai e maua ai le manifinifi mana'omia. ata tifaga. I le fa'agasologa fa'agasologa tu'ufa'atasiga tu'ufa'atasiga, o mea e maua mai ata manifinifi e masani lava fa'afefiloi e pei o oxides, nitride, carbide, po'o mea e pei o polycrystalline silicon ma amorphous silicon. O le tuputupu ae o le epitaxial filifilia, lea e masani ona faʻaaogaina pe a uma le 45nm node, e pei o le puna ma faʻafefe SiGe poʻo Si filifilia epitaxial tuputupu aʻe, o se tekinolosi CVD foi.
O lenei tekinolosi e mafai ona faʻaauau pea ona fausia ni mea tioata se tasi o le ituaiga tutusa pe tutusa ma le lattice muamua i luga o se mea tioata tioata e tasi o le silicon poʻo isi mea i luga o le uluai lattice. O le CVD e faʻaaogaina lautele i le tuputupu aʻe o faʻamaʻi faʻamalama dielectric (e pei o SiO2, Si3N4 ma SiON, ma isi) ma ata uʻamea (e pei o le tungsten, ma isi).
E masani lava, e tusa ai ma le faʻavasegaina o le mamafa, e mafai ona vaevaeina le CVD i le faʻamaʻiina o le ausa vailaʻau faʻamalosi (APCVD), le faʻaogaina o le ausa vailaʻau i lalo o le ea (SAPCVD) ma le faʻaogaina o le vaʻa vevela (LPCVD).
E tusa ai ma le faʻavasegaina o le vevela, e mafai ona vaevaeina le CVD i le maualuga o le vevela / maualalo le vevela o le vevela o le oxide film chemical vapor deposition (HTO / LTO CVD) ma le faʻavaveina o le vevela vevela (Rapid Thermal CVD, RTCVD);
E tusa ai ma le puna o le tali, e mafai ona vaevaeina CVD i le CVD faavae-silane, polyester-faavae CVD (TEOS-faavae CVD) ma uʻamea organic ausa kemisi (MOCVD);
E tusa ai ma le faʻavasegaina o le malosi, e mafai ona vaevaeina le CVD i le faʻaogaina o le ausa vailaʻau vevela (Thermal CVD), le faʻaleleia o le vailaʻau o le plasma (Plasma Enhanced CVD, PECVD) ma le maualuga o le plasma chemical vapor deposition (High Density Plasma CVD, HDPCVD). Talu ai nei, ua fa'atupuina ai fo'i le fa'aputuina o ausa vaila'au fa'afefe (Flowable CVD, FCVD) fa'atasi ai ma le fa'atumu lelei o avanoa.
O ata tifaga eseese o le CVD e iai mea eseese (e pei o vailaʻau, dielectric constant, tension, stress and breakdown voltage) ma e mafai ona faʻaaogaina eseese e tusa ai ma manaoga eseese o le faagasologa (e pei o le vevela, faʻapipiʻi laasaga, faʻatumu manaʻoga, ma isi).
2.3 Fa'agasologa o le fa'apipi'iina o le vaega o le atomi
Atomic layer deposition (ALD) e faasino i le fa'aputuina o fa'aata i luga o se mea fa'apipi'i e ala i le fa'atupuina o se ata ata fa'atomu tasi i lea fa'alava. O le ALD masani e fa'aogaina le auala e fa'aulu ai kasa kasa i totonu o le reactor i se auala fa'asolosolo fa'asolosolo.
Mo se faʻataʻitaʻiga, muamua, o le tali muamua 1 o loʻo faʻafeiloaʻi i totonu o le substrate surface, ma a maeʻa faʻamaʻi faʻamaʻi, o se tasi atomic layer e fausia i luga o le substrate surface; ona pamu lea o le mea muamua 1 o lo'o totoe i luga o le substrate ma i totonu o le potu tali atu e pamu i fafo e se pamu ea; ona tu'uina atu lea o le fa'auluuluga tali 2 i luga o le substrate, ma fa'afefeteina fa'atasi ma le mea muamua 1 adsorbed i luga o le substrate luga e fa'atupu ai le mea ata tifaga manifinifi tutusa ma mea e tutusa i-oloa i luga o le substrate surface; pe a tali atoatoa le 1 muamua, o le a otometi lava ona faʻamutaina le tali, o le uiga faʻatapulaʻaina o le ALD, ona faʻapipiʻiina lea o isi mea e totoe ma mea faʻatau e sauniuni ai mo le isi laasaga o le tuputupu aʻe; e ala i le toe faia o le faagasologa o loo i luga faifaipea, e mafai ona ausia le teuina o mea ata tifaga manifinifi ua tupu i luga o le laulau ma atoms tasi.
O le ALD ma le CVD o auala ia e fa'aofi ai se fa'apogai kemikolo kasa e fa'afo'i fa'ama'i i luga o le substrate, ae o le 'ese'esega o le kasa fa'apogai o le CVD e leai se uiga o le fa'atapula'aina o le tuputupu a'e. E mafai ona iloa o le ki i le atinaʻeina o tekinolosi ALD o le suʻeina lea o mea muamua e iai mea e faʻagata ai.
2.4 Fa'agasologa Epitaxial
Epitaxial process e fa'atatau i le fa'agasologa o le fa'atupuina o se fa'amea tioata e tasi ua fa'atonuina atoatoa i luga o se mea'ai. I le masani ai, o le epitaxial process o le faʻatupuina lea o se tioata tioata faʻatasi ai ma le lattice orientation e pei o le uluai substrate i luga o se mea tioata se tasi. Epitaxial process e faʻaaogaina lautele i le gaosiga o le semiconductor, e pei o le epitaxial silicon wafers i totonu o le alamanuia faʻasalalauga tuʻufaʻatasia, faʻapipiʻi puna ma faʻafefe le tuputupu aʻe o le MOS transistors, tuputupu aʻe epitaxial i luga o substrates LED, ma isi.
E tusa ai ma tulaga eseese o vaega o le tuputupu aʻe, e mafai ona vaevaeina auala tuputupu aʻe epitaxial i le epitaxy vaega malosi, epitaxy vaega vai, ma le epitaxy vaega vaʻa. I le gaosiga fa'atasi fa'atasi, o auala masani fa'aoga epitaxial o le epitaxy vaega mautu ma le epitaxy vaega ausa.
Malosi vaega epitaxy: e faasino i le tuputupu aʻe o se tasi tioata tioata i luga o se substrate e faaaoga ai se puna mautu. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le faʻafefeina o le vevela pe a maeʻa le faʻapipiʻiina o le ion o le mea moni o se faiga epitaxy vaega malosi. I le taimi o le fa'atupuina o le ion, o lo'o fa'aosoina le silicon atoms o le silicon wafer e ions maualuga le malosi, ma tu'u ai o latou tulaga lattice muamua ma avea ma amorphous, ma fa'atupuina ai se vaega silicon amorphous. A maeʻa le faʻafefeteina o le vevela maualuga, o le amorphous atoms e toe foʻi i o latou tulaga lattice ma tumau faʻatasi ma le faʻataʻitaʻiga tioata atomika i totonu o le substrate.
O auala tuputupu a'e o le epitaxy vaega ausa e aofia ai vaila'au va'a vaega epitaxy, molecular beam epitaxy, atomic layer epitaxy, ma isi. I totonu o le gaosiga fa'atasi, o vaila'au va'a vaila'au epitaxy e sili ona fa'aaogaina. O le fa'avae o le epitaxy vaega ausa vaila'au e tutusa lelei ma le fa'aputuina o ausa vaila'au. O faiga uma e lua e teu ai ata manifinifi e ala i le fa'afo'iina o ni kemikolo i luga o le fa'asusu pe a mae'a fa'afefiloi kesi.
O le eseesega ona o le epitaxy vaega ausa vailaʻau e tupu aʻe se tasi tioata tioata, o loʻo i ai le maualuga o manaʻoga mo mea le mama i totonu o meafaigaluega ma le mama o le wafer surface. E mana'omia le fa'atinoina o le fa'agasologa o le ausa fa'ama'i muamua i lalo ole 1000°C. Faʻatasi ai ma le faʻaleleia atili o meafaigaluega faʻagasologa, aemaise lava le faʻaaogaina o tekonolosi potu fesuiaʻi, o le mama o le masini masini ma le pito i luga o le silicon wafer ua matua faʻaleleia atili, ma e mafai ona faia le epitaxy silicon i se vevela maualalo (600-700 °). C). O le faiga epitaxial silicon wafer process o le fa'atupuina lea o se vaega o le kasa tioata tasi i luga o le pito i luga ole kasa wafer.
Pe a faʻatusatusa i le uluaʻi mea faʻapipiʻi silicon, o le epitaxial silicon layer e maualuga atu le mama ma itiiti faʻaletonu lattice, ma faʻaleleia atili ai le gaosiga o le gaosiga semiconductor. E le gata i lea, o le tuputupu aʻe o le mafiafia ma le faʻaogaina o le epitaxial silicon layer o loʻo tupu i luga o le silicon wafer e mafai ona fetuutuunai le fuafuaina, lea e aumaia ai le fetuutuunai i le mamanu o le masini, e pei o le faʻaitiitia o le tetee o le substrate ma le faʻaleleia o le vavae ese. O le fa'apipi'i fa'apogai epitaxial process o se tekonolosi fa'aaoga lautele i nodes tekonolosi fa'atekonolosi.
E faasino i le faagasologa o le epitaxially tuputupu aʻe doped germanium silicon po o le silicon i le puna ma alavai itulagi o MOS transistors. O mea lelei autu o le faʻaofiina o le faʻaogaina o le faʻaogaina o le epitaxial process e aofia ai: faʻatupuina o se pseudocrystalline layer o loʻo i ai le atuatuvale ona o le fetuutuunaiga o lattice, faʻaleleia le feʻaveaʻi o le alalaupapa; i-situ doping o le puna ma alavai e mafai ona faaitiitia le tetee parasitic o le puna-vai so'oga ma faaitiitia faaletonu o le maualuga-malosi ion implantation.
3. masini tuputupu ae ata manifinifi
3.1 Mea faigaluega fa'asuavai
Vacuum evaporation o se auala faʻapipiʻi e faʻavela ai mea mautu i totonu o se potu vacuum e mafua ai ona faʻafefe, faʻafefe pe faʻafefeteina, ona faʻapipiʻi ai lea ma teu i luga o se mea substrate i se vevela.
E masani ona aofia ai vaega e tolu, e pei o le vacuum system, evaporation system and heat system. O le vacuum system e aofia ai paipa masima ma pamu mama, ma o lana galuega autu o le tuʻuina atu lea o se siosiomaga gaogao agavaa mo le faʻafefe. O le faiga evaporation e aofia ai se laulau evaporation, se vaega faamafanafana ma se vaega fua vevela.
O mea faʻatatau e faʻamama (e pei o Ag, Al, ma isi) e tuʻuina i luga o le laulau faʻafefe; o le faʻavevela ma le fuaina o le vevela o se faiga tapuni tapuni e faʻaaogaina e pulea ai le vevela o le vevela e faʻamautinoa ai le sologa lelei. O le faʻavevela faʻapipiʻiina e aofia ai se vaega o le wafer ma se mea faʻamafanafana. O le wafer stage o loʻo faʻaaogaina e tuʻu ai le substrate lea e manaʻomia ai le faʻafefe o le ata manifinifi, ma o le mea faʻavevela e faʻaaogaina e iloa ai le faʻamafanafanaina o le substrate ma le fuaina o le vevela o faʻamatalaga.
O le siʻosiʻomaga vaʻavaʻa o se tulaga taua tele i le faʻagasologa o le faʻaogaina o le vacuum, lea e fesoʻotaʻi ma le fua o le faʻafefe ma le lelei o le ata. Afai e le ausia e le tikeri gaogao tulaga manaʻomia, o le a fetoʻai soʻo le atoms poʻo molelaʻau vaʻaia ma mole kesi totoe, faʻaititia ai le latou ala saʻoloto, ma o le a faʻataʻapeʻapeina malosi le atoms poʻo mole, ma suia ai le itu o le gaioiga ma faʻaitiitia le ata. fua fa'avae.
E le gata i lea, ona o le i ai o mole kasa le mama o totoe, o le ata na teuina e matua leaga lava ma e le lelei le lelei, aemaise lava pe a le ausia e le maualuga o le mamafa o le potu le tulaga masani ma o loʻo i ai le tafe, o le a tafe le ea i totonu o le potu gaogao. , lea o le a i ai se aafiaga ogaoga i le lelei o ata.
O uiga faʻatulagaina o masini vacuum evaporation e iloa ai e le lelei le tutusa o le faʻapipiʻi i luga o substrates tetele. Ina ia faʻaleleia lona tulaga tutusa, o le auala e faʻateleina ai le puna-vaivai mamao ma fesuiaʻi le substrate e masani lava ona faʻaaogaina, ae o le faʻateleina o le puna-vaivai mamao o le a ositaulagaina ai le tuputupu ae ma le mama o le ata. I le taimi lava e tasi, ona o le faʻateleina o le vacuum space, o le faʻaogaina o le faʻaogaina o mea faʻamama e faʻaitiitia.
3.2 DC mea e teu ai ausa faaletino
Tu'usa'o le taimi nei ausa tino (DCPVD) ua lauiloa foi o le cathode sputtering po o le vacuum DC lua-laasaga sputtering. O le mea autu o le vacuum DC sputtering o loʻo faʻaaogaina e pei o le cathode ma o le substrate e faʻaaogaina e pei o le anode. Vacuum sputtering o le fausia lea o se plasma e ala i le ionizing le kasa faagasologa.
O vaega o loʻo molia i totonu o le plasma e faʻavaveina i le eletise eletise e maua ai se aofaiga o le malosi. O fasimea e lava le malosi o loʻo tuʻi i luga o le mea o loʻo faʻatatau i ai, ina ia faʻafefe ai atomu faʻatatau i fafo; o atoms sputtered ma se malosi kinetic patino agai atu i le substrate e fausia ai se ata manifinifi i luga o le substrate. O le kesi e fa'aaogaina mo le sputtering e masani lava o se kesi e le masani ai, e pei o le argon (Ar), o le mea lea o le ata e faia i le sputtering o le a le afaina; e le gata i lea, o le atomic radius o argon e sili atu ona talafeagai mo sputtering.
E tatau ona latalata le lapo'a o vaega o lo'o mapuna a'e i le lapopo'a o atoma fa'atatau e fa'asa. Afai e lapopo'a tele pe la'ititi foi, e le mafai ona maua le puna lelei. I le faaopoopo atu i le vaega tele o le atom, o le vaega tele o le atoma o le a aafia ai foi le lelei o le sputtering. Afai e mama tele le puna o mea'ai, o le a le mapuna a'e ia atomu sini; pe afai e mamafa tele vaega o le sputtering, o le a "pi'o" le taulaiga ma o le a le mafai ona sputtered le taulaiga.
Ole mea fa'atatau ile DCPVD e tatau ona avea ma se ta'avale. E mafua ona pe a osofaʻia e le argon ion i le kasa le mea faʻatatau, o le a latou toe faʻatasi ma le eletise i luga o le mea faʻatatau. Afai o le mea autu o se taʻavale e pei o se uamea, o le eletise e faʻaaogaina e lenei recombination e sili atu ona faigofie ona toe faʻatumuina e le eletise ma free electrons i isi vaega o le mea faʻatatau e ala i le faʻaogaina eletise, ina ia faʻapipiʻi luga o le mea faʻatatau e pei o se o lo'o tumau pea le tu'uaia uma ma fa'atumauina le sputtering.
I se isi itu, afai o le mea faʻatatau o se insulator, pe a maeʻa ona toe faʻapipiʻiina le eletise i luga o le mea faʻatatau, o le eletise saoloto i isi vaega o le mea faʻatatau e le mafai ona toe faʻatumuina e le eletise eletise, ma e oʻo lava i tau lelei o le a faʻaputuina i luga o le. luga o le mea fa'atatau, e mafua ai ona tula'i a'e le gafatia o mea fa'atatau, ma fa'avaivaia ai le tau leaga o le mea fa'atatau se'ia mou atu, ma i'u ai ina fa'agata le sputtering.
O le mea lea, ina ia mafai ona faʻaogaina mea faʻapipiʻi e faʻaaogaina mo le sputtering, e tatau ona suʻe se isi auala faʻafefe. Leitio fa'avevesi fa'aoso ose auala fa'afefeteina e fetaui lelei mo fa'atonuga fa'apea fo'i mea e le fa'aosoina.
O le isi mea le lelei o le DCPVD o le maualuga o le eletise afi ma o le pomu eletise i luga o le substrate e malosi. O se auala aoga e foia ai lenei faʻafitauli o le faʻaaogaina lea o le magnetron sputtering, o le magnetron sputtering e matua aoga lava i le fanua o fesoʻotaʻiga tuʻufaʻatasia.
3.3 RF Fa'aletino Vapo Deposition Meafaigaluega
O le fa'aogaina o le ausa fa'aletino (RFPVD) e fa'aogaina ai le malosi ole alaleo ole ala e fa'aoso ai ma ose auala PVD e talafeagai mo le tele o u'amea ma mea e le u'amea.
O laina masani o le eletise RF o loʻo faʻaaogaina i le RFPVD o le 13.56MHz, 20MHz, ma le 60MHz. O ta'amilosaga lelei ma le le lelei o le sapalai eletise RF e foliga fa'asolosolo. A o le PVD taulaʻiga i le afa lelei taamilosaga, ona o luga o le sini o loo i se tulaga lelei, o le a tafe atu le eletonika i le siosiomaga faagasologa i luga o le sini e neutralize le tau lelei ua faaputuputu i luga o lona luga, ma e oo lava i le faaauau pea ona faaputuputu electrons, le fa'aituau leaga o lona pito; pe a o le sputtering sini o loʻo i totonu o le afa le lelei taamilosaga, o le a agai atu ion lelei agai i le sini ma o se vaega neutralized i luga o luga o le sini.
O le mea pito sili ona taua o le saoasaoa o le gaioiga o le eletise i le eletise RF e sili atu le vave nai lo ion lelei, ae o le taimi o le afa lelei ma le le lelei o le afa e tutusa, o lea a maeʻa le taamilosaga atoa, o le a faʻaogaina le pito i luga. “net” ua leaga le moliaga. O le mea lea, i nai ta'amilosaga muamua, o le tau le lelei o le pito i luga o lo'o fa'aalia ai le fa'atupulaia; mulimuli ane, o'o atu le pito i luga o le sini i se tulaga le lelei mautu; mulimuli ane, ona o le moliaga le lelei o le taulaiga ei ai se aafiaga repulsive i electrons, o le aofaiga o le lelei ma le le lelei tau maua e le taulaiga electrode e matele e faapaleni, ma o le sini tuuina atu se tau le lelei mautu.
Mai le faagasologa o loʻo i luga, e mafai ona iloa ai o le faʻagasologa o le faʻavaeina o le voluma le lelei e leai se mea e fai ma meatotino o le mea faʻatatau lava ia, o lea e le gata ina mafai e le RFPVD auala ona foia le faʻafitauli o le sputtering o sini faʻapipiʻi, ae e fetaui lelei foi. fa'atasi ai ma fa'ailoga fa'ameamea masani.
3.4 Meafaigaluega fa'amanetron sputtering
Magnetron sputtering o se auala PVD e faʻaopoopoina maneta i tua o le sini. O maneta fa'aopoopo ma le DC power supply (po'o le AC power supply) e fausia ai se puna fa'amagnetron sputtering. O le puna o le sputtering e faʻaaogaina e fausia ai se fesoʻotaʻiga eletise eletise i totonu o le potu, puʻeina ma faʻatapulaʻaina le faʻaogaina o le eletise i totonu o le plasma i totonu o le potu, faʻalautele le ala o le eletise, ma faʻapupulaina ai le maualuga o le plasma, ma iu ai ina ausia atili. teuina.
E le gata i lea, ona o le tele o electrons o loʻo fusifusia i tafatafa o le pito i luga o le taulaiga, o le osofaʻiga o le substrate e electrons ua faʻaitiitia, ma faʻaitiitia le vevela o le substrate. Fa'atusatusa i le tekonolosi DCPVD mafolafola, o se tasi o vaega sili ona manino o le fa'agata fa'agata fa'atekonolosi fa'aletino e fa'apea e maualalo ma sili atu le mautu o le eletise fa'amumu.
Ona o le maualuga o le plasma concentration ma le tele o le sputtering yield, e mafai ona ausia lelei le lelei o le faʻaogaina, faʻatonutonuina o le mafiafia i se lapoʻa tele, faʻatonuga saʻo ma le faʻaitiitia o le eletise. O le mea lea, o le magnetron sputtering o loʻo i se tulaga iloga i le PVD uʻamea o loʻo iai nei. O le mamanu sili ona faigofie maneta sputtering puna o le tuʻuina o se vaega o maneta i le pito i tua o le taulaʻi mafolafola (i fafo atu o le masini masini) e faʻatupu ai se maneta e tutusa ma le faʻamau i luga o se eria faʻapitonuʻu i luga o le taulaiga.
Afai e tu'u se maneta tumau, o lona fa'amaneta o lo'o fa'amautu, e i'u ai i se fa'asoa fa'amaumau maneta i luga o le fa'amoemoe i totonu o le potu. E na'o meafaitino i vaega fa'apitoa o le fa'amoemoe e ta'e, e maualalo le fa'aogaina o le fua fa'atatau, ma e leaga le tutusa o le ata na saunia.
O lo'o i ai se fa'amoemoega fa'apea o le a toe fa'afo'i le u'amea po'o isi meafaitino i luga o le fa'atatau, ma fa'aputu fa'atasi ai ma fa'aleaga leaga. O le mea lea, fa'aogaina fa'apogai maneta fa'atauva'a e tele lava ina fa'aogaina se mamanu maneta fe'avea'i e fa'aleleia ai le tutusa o ata, fua fa'atatau o le fa'aogaina, ma le sputtering sini atoa.
E taua tele le faapaleniina o nei mea e tolu. Afai e le lelei le taulimaina o le paleni, e mafai ona iu i se tulaga tutusa ata tifaga ae matua faʻaitiitia ai le fua faʻatatau o le faʻaogaina (faʻapuupuu le ola faʻamoemoe), poʻo le le ausiaina o le faʻaogaina atoa o le sputtering poʻo le faʻaleagaina atoatoa, lea o le a mafua ai ni faʻafitauli i le taimi o le sputtering. faiga.
I magnetron PVD tekinolosi, e tatau ona mafaufau i le rotating maneta gaoioiga masini, foliga sini, sini cooling faiga ma magnetron sputtering puna, faapea foi ma le faatulagaga galue o le faavae o loo tauaveina le wafer, e pei o le wafer adsorption ma le vevela pulea. I le faagasologa o le PVD, o le vevela o le wafer e pulea e maua ai le fausaga tioata manaʻomia, le tele o fatu ma le faʻatulagaina, faʻapea foʻi ma le mautu o le faʻatinoga.
Talu ai ona o le faʻafefe o le vevela i le va o tua o le wafer ma le pito i luga o le faʻavae e manaʻomia ai se mamafa, e masani lava i le faasologa o le tele o Torr, ma o le mamafa galue o le potu e masani lava i le faasologa o le tele o mTorr, o le mamafa i tua. o le wafer e sili atu le sili atu nai lo le mamafa i luga o le pito i luga o le wafer, o lea e manaʻomia ai se masini masini poʻo se electrostatic chuck e faʻatulagaina ma faʻatapulaʻa le wafer.
O le masini masini e faalagolago i lona lava mamafa ma le pito o le wafer e ausia ai lenei galuega. E ui lava o loʻo i ai le lelei o le faʻaogaina faigofie ma le le mautonu i meafaitino o le wafer, o le pito o le aʻafiaga o le wafer e manino lava, lea e le faʻaogaina i le pulea lelei o vaega. O le mea lea, ua suia malie e se chuck electrostatic i le faagasologa o gaosiga IC.
Mo faʻagasologa e leʻo maʻaleʻale tele i le vevela, e mafai foʻi ona faʻaogaina se auala e faʻapipiʻi ai fata e le faʻapipiʻi, e leai se pito (leai se eseesega o le mamafa i le va o le pito i luga ma le pito i lalo o le wafer). I le faagasologa o le PVD, o le potu e ufiufi ai ma le pito i luga o vaega e fesoʻotaʻi ma le plasma o le a teuina ma ufiufi. A sili atu le mafiafia o le ata na teuina i le tapula'a, o le a ta'e ma pa'u ese le ata, ma mafua ai fa'afitauli.
O le mea lea, o le togafitiga i luga o vaega e pei o le ufiufi o le ki lea i le faʻalauteleina o lenei tapulaʻa. O le faʻafefeteina o le oneone ma le alumini e lua auala e masani ona faʻaaogaina, o le faʻamoemoe o le faʻateleina lea o le faʻafefeteina o luga e faʻamalosia ai le sootaga i le va o le ata ma le pito i luga.
3.5 Ionization Mea Fa'asa'o Fa'aletino Ausa
Faatasi ai ma le faʻaauauina o le atinaʻeina o tekinolosi microelectronics, o lapopoa o foliga ua faʻaitiitia ma laiti. Talu ai e le mafai e le tekonolosi PVD ona pulea le tuʻuina atu o vaega, o le gafatia o le PVD e ulufale atu i pu ma vaapiapi auala faʻatasi ai ma tulaga maualuga e faʻatapulaʻaina, ma faʻateleina ai le faʻaogaina o tekinolosi PVD masani. I le faagasologa o le PVD, a'o fa'atupula'ia le va'aiga o le pore groove, e fa'aitiitia le ufiufi i le pito i lalo, e fausia ai se fausaga fa'apipi'i e pei o eaves i le tulimanu pito i luga, ma fausia ai le pito sili ona vaivai i le pito i lalo.
O tekinolosi fa'apipi'i ausa fa'aletino fa'aioni na fausia e fo'ia ai lea fa'afitauli. E muamua plasmatizes uʻamea atoms sputtered mai le taulaʻiga i auala eseese, ona fetuutuunai ai le voltage faaituau utaina i luga o le wafer e pulea le itu ma le malosi o ion uʻamea e maua ai se uʻamea faʻatonuga faʻasolo ion e saunia ai se ata manifinifi, faʻaleleia atili. le ufiufi o le pito i lalo o laasaga o le maualuga o le fua faʻatatau e ala i pu ma vaapiapi auala.
O le uiga masani o le ionized metal plasma technology o le faʻaopoopoina lea o le leitio faʻapipiʻi i totonu o le potu. I le taimi o le faagasologa, o le mamafa galue o le potu e tumau pea i se tulaga maualuga (5 i le 10 taimi o le mamafa galue masani). I le taimi o le PVD, e faʻaaogaina le leitio faʻasalalau e gaosia ai le vaega lona lua o le plasma, lea e faʻateleina ai le faʻaogaina o le argon plasma i le faʻateleina o le eletise eletise ma le mamafa o le kesi. Pe a mapuna aʻe atomu uʻamea mai le taulaʻiga e ui atu i lenei itulagi, latou te fegalegaleai ma le plasma argon maualuga maualuga e fausia ai ions uʻamea.
O le fa'aogaina o se puna RF i le va'ava'a (e pei o le electrostatic chuck) e mafai ona fa'ateleina le fa'aituau le lelei i luga o le wafer e tosina mai ai ion lelei uamea i le pito i lalo o le pore groove. O lenei fa'atonuga o le fa'a'a'avega o le uamea e fa'atatau i luga o le fa'ato'aga e fa'aleleia ai le la'a pito i lalo o le ufiufi o pores maualuga ma ala vaapiapi.
O le fa'aituau le lelei o lo'o fa'aogaina i le wafer e mafua ai fo'i ona osofa'ia e ions i luga o le wafer surface (fa'aliliu sputtering), lea e fa'avaivaia ai le fa'apipi'iina o le fausaga o le gutu o le pore groove ma mapuna a'e le ata o lo'o tu'u i le pito i lalo i luga o puipui i tulimanu o le pito i lalo o le pu. groove, ma faʻaleleia atili ai le faʻaogaina o le laasaga i tulimanu.
3.6 Mea Fa'apipi'i Ausa Fa'a'ave'avega Fa'a'ave'avega
O meafaigaluega e fa'apipi'i ausa kemikolo (APCVD) e fa'atatau i se masini e sausau ai se fa'apogai o le kasa i se saoasaoa faifaipea i luga o se mea fa'avevela malō i lalo o se si'osi'omaga e latalata i le mamafa o le ea, ma mafua ai ona fa'agaoioi le puna o le tali i luga luga ole substrate, ma o le oloa tali e teuina i luga o le substrate luga e fausia ai se ata manifinifi.
O mea faigaluega APCVD o le masini muamua CVD ma o lo'o fa'aaogaina lautele i gaosiga o alamanuia ma su'esu'ega fa'asaienisi. E mafai ona fa'aoga meafaigaluega APCVD e saunia ai ata manifinifi e pei o le tioata tioata tasi, polycrystalline silicon, silicon dioxide, zinc oxide, titanium dioxide, tioata phosphosilicate, ma tioata borophosphosilicate.
3.7 Mea Fa'apipi'i Ausa Fa'ama'i Ma'a'a maualalo
O meafaigaluega e fa'aogaina ai le ausa ma'a maualalo (LPCVD) e fa'atatau i mea faigaluega e fa'aogaina mea kasa e fa'agaoioi ai fa'ama'i i luga o se mea fa'amalo i lalo o le vevela (350-1100°C) ma le si'osi'omaga maualalo (10-100mTorr), ma o lo'o fa'aputu i luga o le mea'ai e fai ai se ata manifinifi. LPCVD meafaigaluega ua atiina ae i luga o le faavae o le APCVD e faaleleia ai le tulaga lelei o ata manifinifi, faaleleia le tufatufaina tutusa o taʻiala uiga e pei o ata tifaga mafiafia ma resistivity, ma faaleleia le gaosiga lelei.
O lona uiga autu o le i totonu o se siosiomaga vevela vevela maualalo, o le kesi gaioiga e faʻafefe i luga o le pito i luga o le wafer substrate, ma o mea faʻaalia e teuina i luga o le substrate e fausia ai se ata manifinifi. O meafaigaluega a le LPCVD e iai le lelei i le sauniaina o ata manifinifi maualuga ma e mafai ona faʻaaogaina e saunia ai ata manifinifi e pei ole silicon oxide, silicon nitride, polysilicon, silicon carbide, gallium nitride ma graphene.
Fa'atusatusa i le APCVD, o le si'osi'omaga fa'aoso maualalo ole masini LPCVD e fa'atuputeleina ai le ala sa'oloto ma le fa'asalalauina o le kesi ile potu tali.
O le tali kasa ma moleke kasa feaveai i le potu tali e mafai ona tufa tutusa i se taimi puupuu, o lea e matua faaleleia atili ai le tutusa o le mafiafia ata tifaga, resistivity uniformity ma le ufiufi laasaga o le ata, ma le taumafaina o le kesi tali e laiti foi. E le gata i lea, o le siʻosiʻomaga maualalo e faʻavaveina ai foi le saoasaoa o le faʻasalalauina o mea kesi. O mea leaga ma mea e fa'afefeteina mai le substrate e mafai ona vave ave'esea mai le sone tali e ala i le laulau tuaoi, ma o le kesi fa'afefe e vave ona pasi atu i le laina tuaoi e o'o atu i luga o le substrate mo le tali atu, ma fa'apena lelei ai le taofiofia o le tagata lava ia, saunia. ata tifaga maualuga ma sone suiga tifato, ma faʻaleleia atili le gaosiga lelei.
3.8 Mea Fa'apipi'i Ausa Fa'ama'i Fa'aluma ole Plasma
Plasma fa'aleleia ausa vaila'au fa'aputuga (PECVD) ose tHin ata tifaga faatekinolosi. I le faagasologa o le plasma, o le kasa o loʻo faʻapipiʻiina i lalo o le gaioiga o le plasma e fausia ai ni vaega faʻafiafiaga, lea e faʻasalalau atu i luga o le substrate ona faʻaalia ai lea o ni vailaʻau e faʻamaeʻa ai le tuputupu aʻe o ata.
E tusa ai ma le tele o le gaosiga o le plasma, o le plasma o loʻo faʻaaogaina i le PECVD e mafai ona vaevaeina i ni ituaiga se lua: le leitio plasma (RF plasma) ma le microwave plasma (Microwave plasma). I le taimi nei, o le leitio faʻaaogaina i le alamanuia e masani lava 13.56MHz.
O le fa'aofiina o le plasma frequency radio e masani ona vaevaeina i ni ituaiga se lua: capacitive coupling (CCP) ma inductive coupling (ICP). O le auala faʻapipiʻi capacitive e masani lava o se auala tuusao plasma tali; aʻo le auala faʻapipiʻi faʻapipiʻi e mafai ona avea ma se auala plasma tuusaʻo poʻo se auala plasma mamao.
I le gaosiga o le semiconductor, e masani ona faʻaaogaina le PECVD e faʻatupu ai ata manifinifi i luga o mea e maua ai metala poʻo isi fausaga vevela. Mo se faʻataʻitaʻiga, i le fanua o fesoʻotaʻiga uʻamea pito i tua o fesoʻotaʻiga tuʻufaʻatasia, talu ai o le punavai, faitotoa ma alavai fausaga o le masini ua fausia i le pito i luma o le faagasologa, o le tuputupu ae o ata manifinifi i totonu o le fanua o fesoʻotaʻiga uʻamea o loʻo i lalo. i fa'agata fa'agata tau tupe, e masani lava ona fa'amae'aina ile fesoasoani plasma. E ala i le fetuutuunai o le plasma process parameters, o le mamafa, vailaʻau vailaʻau, mea le mama, malosi faʻainisinia ma faʻalavelave faʻalavelave o le ata manifinifi na totoina e le PECVD e mafai ona fetuunai ma faʻaleleia i totonu o se vaega.
3.9 Mea Fa'apipi'i Laega Atomic
Atomic layer deposition (ALD) o se tekinolosi faʻapipiʻi ata manifinifi lea e tupu i lea taimi ma lea taimi i foliga o se faʻamau-monoatomic layer. O lona uiga o le mafiafia o le ata na teuina e mafai ona fetuutuunai saʻo e ala i le puleaina o le numera o taamilosaga tuputupu aʻe. E le pei o le faagasologa o le teuina o ausa (CVD), o mea muamua e lua (pe sili atu) i le faagasologa o le ALD e fealua'i solo i luga o le mea'ai ma e fa'amavae lelei e le fa'amama o le kesi seasea.
O mea muamua e lua o le a le fefiloi ma feiloai i le vaega o le kesi e tali atu i kemikolo, ae naʻo le tali atu e ala i vailaʻau adsorption i luga o le substrate surface. I ta'amilosaga ALD ta'itasi, o le aofa'i o le fa'alumaina o lo'o fa'apipi'iina i luga o le substrate e feso'ota'i ma le mamafa o vaega o lo'o galue i luga o le substrate surface. Pe a vaivai vaega fa'agaoioi i luga o le substrate, tusa lava pe sili atu le fa'aulufale mai, o le a le tupu le adsorption kemikolo i luga o le substrate surface.
O lenei gaioiga e ta'ua o le fa'agata fa'agata. O lenei faiga faiga e fa'atupuina ai le mafiafia o le ata tifaga i ta'amilosaga ta'itasi o le faagasologa o le ALD, o lea o le faagasologa o le ALD o lo'o i ai le lelei o le fa'atonutonuina o le mafiafia sa'o ma le lelei o le la'asaga ata tifaga.
3.10 Molecular Beam Epitaxy Meafaigaluega
Molecular Beam Epitaxy (MBE) system e fa'atatau i se masini epitaxial e fa'aogaina ai se tasi po'o le sili atu fo'i le malosi fa'amalama atomic beams po'o molecular beams e sasaa ai i luga o le mea fa'avevela i luga o se saosaoa i lalo o le maualuga maualuga tulaga gaogao, ma adsorb ma femalaga'i i luga o le substrate surface. ia epitaxially tupu ata tifaga manifinifi tioata tasi i luga o le itu axis tioata o mea substrate. E masani lava, i lalo o le tulaga o le faʻavevelaina e se ogaumu jet ma se talipupuni vevela, o le puna ala e fausia ai se afi atomika poʻo se mole mole, ma o le ata e tupu aʻe i luga o le faʻavae i luga o le faʻatonuga tioata o le mea faʻapipiʻi.
O ona uiga e maualalo le vevela o le tuputupu aʻe o le epitaxial, ma o le mafiafia, atinaʻe, vailaʻau vailaʻau ma le faʻaogaina o le eleelea e mafai ona faʻatonutonu tonu i le tulaga atomic. E ui o le MBE na afua mai i le sauniuniga o ata tifaga tioata e tasi semiconductor ultra-manifinifi, o lona talosaga ua faʻalauteleina nei i le tele o meafaitino e pei o metals ma insulating dielectrics, ma e mafai ona saunia III-V, II-VI, silicon, silicon germanium (SiGe). ), graphene, oxides ma ata tifaga.
O le molecular beam epitaxy (MBE) system e masani lava ona aofia ai se masini gaogao ultra-maualuga, se puna mole mole, se mea e faʻapipiʻiina ma faʻamafanafanaina, se faiga faʻafeiloaʻi faʻataʻitaʻiga, se faiga mataʻituina i totonu, se faiga faʻatonutonu, ma se suʻega. faiga.
O le vacuum system e aofia ai pamu mama (mama masini, pamu mole, pamu ion, ma pamu condensation, ma isi) ma valve eseese, lea e mafai ona fatuina ai se siosiomaga tuputupu aʻe maualuga maualuga. Ole tikeri vacuum masani e mafai ona ausia ole 10-8 ile 10-11 Torr. O le masini gaogao e masani lava ona tolu potu faigaluega gaogao, e taʻua o le potu tui faʻataʻitaʻiga, o le potu muamua ma le suʻesuʻeina o luga, ma le potu tuputupu aʻe.
O le potu tui faʻataʻitaʻiga e faʻaaogaina e faʻafeiloaʻi ai faʻataʻitaʻiga i le lalolagi i fafo e faʻamautinoa ai tulaga maualuga o le vacuum o isi potu; o le pretreatment ma le potu suʻesuʻe luga e fesoʻotaʻi ai le potu tui faʻataʻitaʻiga ma le potu tuputupu aʻe, ma o lana galuega autu o le muaʻi faʻagasoloina o le faʻataʻitaʻiga (degassing maualuga-vevela e faʻamautinoa ai le mama atoatoa o le substrate surface) ma faʻatino suʻesuʻega muamua i luga o le fa'amama fa'ata'ita'iga; o le potu tuputupu aʻe o le vaega autu o le MBE faiga, e masani lava e aofia ai se ogaumu puna ma lona faʻapotopotoga tapuni tutusa, o se faʻamafanafanaga faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga, se faiga faʻamafanafana, se faʻataʻitaʻiga maualuga eletise eletise (RHEED), ma se faiga mataʻituina i totonu. . O nisi gaosiga MBE meafaigaluega e tele fetuutuunai potu tuputupu ae. O le ata faʻataʻitaʻiga o le fausaga meafaigaluega MBE o loʻo faʻaalia i lalo:
MBE o mea silicon e faʻaaogaina le silicon mama maualuga e pei o mea mata, e tupu i lalo ole vacuum ultra-high (10-10 ~ 10-11Torr) tulaga, ma le vevela o le tuputupu aʻe o le 600 ~ 900℃, ma Ga (P-ituaiga) ma Sb ( N-ituaiga) e fai ma puna o doping. E masani ona fa'aogaina puna'oa e pei ole P, As ma le B e seasea fa'aaogaina e fai ma puna fa'alava aua e faigata ona alu ese.
O le potu tali a le MBE o loʻo i ai se siosiomaga gaogao ultra-maualuga, lea e faʻateleina ai le ala saoloto o molelaʻau ma faʻaitiitia ai le faʻaleagaina ma le faʻamaʻiina i luga o le mea faʻatupulaia. O mea epitaxial ua saunia e lelei le morphology ma le tutusa, ma e mafai ona faia i se fausaga multilayer ma eseese doping poʻo vaega meafaitino eseese.
MBE tekinolosi ausia le tuputupu aʻe faifaipea o ultra-thin epitaxial layers ma se mafiafia o se tasi atomic layer, ma le sootaga i le va o le epitaxial layers e tifato. E faʻamalosia ai le tuputupu aʻe o III-V semiconductors ma isi mea faʻapipiʻi eseese. I le taimi nei, o le MBE faiga ua avea ma meafaigaluega faagasologa alualu i luma mo le gaosiga o se augatupulaga fou o masini microwave ma masini optoelectronic. O le le lelei o tekinolosi MBE o le televave o le tuputupu aʻe o ata tifaga, maualuga maualuga manaʻoga, ma le maualuga o meafaigaluega ma meafaigaluega faʻaoga tau.
3.11 Vapo Phase Epitaxy System
O le vase phase epitaxy (VPE) system e faasino i se masini tuputupu a'e epitaxial lea e feavea'i fa'afefiloi kasa i se mea'ai ma maua ai se fa'amea tioata e tasi ma le fa'atulagaina o le lattice e pei o le substrate e ala i gaioiga fa'ama'i. O le epitaxial layer e mafai ona avea ma se mea faʻapipiʻi homoepitaxial (Si / Si) poʻo se heteroepitaxial layer (SiGe / Si, SiC / Si, GaN / Al2O3, ma isi). I le taimi nei, o le tekonolosi VPE ua faʻaaogaina lautele i vaega o sauniuniga nanomaterial, masini eletise, masini optoelectronic semiconductor, solar photovoltaics, ma fesoʻotaʻiga tuʻufaʻatasia.
VPE masani e aofia ai le epitaxy mamafa o le ea ma le faʻaitiitia o le mamafa o le epitaxy, ultra-high vacuum chemical vapor deposition, metal organic vapor deposition, ma isi. pulea o le mamafa ma le mautu, vaega ma le faaletonu pulea, ma isi.
I le taimi nei, o le faʻatonuga o le atinaʻeina o faiga faʻapisinisi VPE o loʻo faʻapipiʻiina tele, faʻatonuina atoatoa, ma le mataʻituina o le vevela ma le tuputupu aʻe. VPE faiga e tolu fausaga: tūsaʻo, faalava ma cylindrical. O auala faʻamafanafana e aofia ai le faʻavevelaina o le tetee, faʻavevela faʻavevela maualuga ma le faʻavevelaina o le infrared.
I le taimi nei, o faiga VPE e masani ona faʻaogaina fausaga faʻasalalau faʻasalalau, o loʻo i ai uiga o le tutusa lelei o le tuputupu aʻe o ata tifaga epitaxial ma le uta tele o wafer. VPE faiga e masani ona aofia ai vaega e fa: reactor, faiga fa'avevela, kesi auala faiga ma le faiga pulea. Talu ai ona o le taimi o le tuputupu aʻe o GaAs ma GaN epitaxial films e fai si umi, o le faʻavevelaina o le faʻavevela ma le faʻamafanafanaina e faʻaaogaina tele. I le VPE silicon, mafiafia ata epitaxial tuputupu aʻe e tele lava faʻaaogaina faʻavevela afi; epitaxial manifinifi tuputupu aʻe ata tifaga tele faʻaaogaina faʻavevela infrared e ausia ai le faʻamoemoega vave o le vevela maualuga / pa'ū.
3.12 Suavai Vaega Epitaxy System
Liquid Phase Epitaxy (LPE) system e faʻatatau i meafaigaluega tuputupu aʻe epitaxial e faʻamavaeina mea e faʻatupuina (pei o Si, Ga, As, Al, ma isi) ma dopants (e pei o Zn, Te, Sn, ma isi) i totonu o se uʻamea ma se mea faʻafefeteina maualalo (e pei o Ga, In, ma isi), ina ia tumu le solute pe supersaturated i le solvent, ona faʻafesoʻotaʻi lea o le substrate tioata tasi ma le vaifofo, ma o le solute e faʻafefe mai le solvent e. faasolosolo malie i lalo, ma o se vaega o mea tioata ma se fausaga tioata ma lattice faifai pea e pei o le substrate ua tupu i luga o le tulaga o le substrate.
O le auala LPE na fa'atuina e Nelson et al. i 1963. E faʻaaogaina e tupu ai ata manifinifi Si ma mea tioata tasi, faʻapea foʻi ma mea semiconductor e pei o III-IV vaega ma mercury cadmium telluride, ma e mafai ona faʻaaogaina e fai ai masini optoelectronic eseese, masini microwave, masini semiconductor ma sela sola. .
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