Производство на чипове: процеси с тънък слой

Какво е основното въведение в процесите на тънък слой?

Процесът на отлагане на полупроводников тънък слой е основен компонент на съвременната микроелектронна технология. Това включва конструиране на сложни интегрални схеми чрез отлагане на един или повече тънки слоеве материал върху полупроводников субстрат. Тези тънки филми могат да бъдат метали, изолатори или полупроводникови материали, всеки от които играе различна роля в различните слоеве на чипа, като проводимост, изолация и защита. Качеството на тези тънки филми пряко влияе върху производителността, надеждността и цената на чипа. Следователно, развитието на технологията за отлагане на тънък слой е от голямо значение за полупроводниковата индустрия.

Как се класифицират тънкослойните процеси?

В момента основното оборудване и техники за отлагане на тънък филм включватФизическо отлагане на пари (PVD), химическо отлагане на пари (CVD) и отлагане на атомен слой (ALD). Тези три техники се различават значително по своите принципи на отлагане, материали, приложими филмови слоеве и процеси.

1. Физическо отлагане на пари (PVD)

Физическото отлагане на пари (PVD) е чисто физически процес, при който материалите се изпаряват чрез изпаряване или разпрашаване и след това се кондензират върху субстрата, за да образуват тънък филм.

Вакуумно изпаряване: Материалите се нагряват до изпаряване при условия на висок вакуум и се отлагат върху субстрата.

Разпрашване: Газови йони, генерирани от газоразряд, бомбардират целевия материал с висока скорост, измествайки атоми, които образуват филм върху субстрата.

Йонно покритие: Комбинира предимствата на вакуумното изпаряване и разпрашването, при което изпареният материал е частично йонизиран в разрядното пространство и привлечен от субстрата, за да образува филм.

Характеристики: PVD включва само физически промени без химични реакции.

2. Химично отлагане на пари (CVD)

Химичното отлагане на пари (CVD) е техника, която включва химични реакции в газова фаза за образуване на твърди тънки филми върху субстрата.

Конвенционален CVD: Подходящ за отлагане на различни диелектрични и полупроводникови филми.

Усилено с плазма CVD (PECVD): Използва плазма за подобряване на реакционната активност, подходящо за отлагане при ниска температура.

Плазмено CVD с висока плътност (HDPCVD): Позволява едновременно отлагане и ецване, като предлага отлични възможности за запълване на празнини с високо аспектно съотношение.

Субатмосферно CVD (SACVD): Постига отлични възможности за запълване на дупки при условия на високо налягане чрез използване на силно реактивни кислородни радикали, образувани при високи температури.

Металоорганичен CVD (MOCVD): Подходящ за полупроводникови материали като GaN.

Характеристики: CVD включва реагенти в газова фаза като силан, фосфин, боран, амоняк и кислород, произвеждащи твърди филми като нитриди, оксиди, оксинитриди, карбиди и полисилиций при условия на висока температура, високо налягане или плазма.

3. Отлагане на атомен слой (ALD)

Отлагането на атомен слой (ALD) е специализирана CVD техника, която включва редуващи се импулсни въвеждане на два или повече реагента, постигайки прецизно отлагане на един атомен слой.

Термичен ALD (TALD): Използва топлинна енергия за адсорбция на прекурсор и последващи химични реакции върху субстрата.

Плазмено-подсилен ALD (PEALD): Използва плазма за подобряване на реакционната активност, позволявайки по-бързи скорости на отлагане при по-ниски температури.

Характеристики: ALD предлага прецизен контрол на дебелината на филма, отлична равномерност и консистенция, което го прави много подходящ за растеж на филм в дълбоки изкопни структури.

Как се прилагат различни тънкослойни процеси в чипове?

Метални слоеве: PVD се използва предимно за отлагане на ултрачисти метални и нитридни филми от преходен метал, като алуминиеви подложки, метални твърди маски, медни бариерни слоеве и медни зародишни слоеве.

Al pad: Свързващи подложки за PCB.

Метална твърда маска: Обикновено TiN, използвана във фотолитографията.

Cu бариерен слой: Често TaN, предотвратява дифузията на Cu.

Cu зародишен слой: Чиста Cu или Cu сплав, използвани като зародишен слой за последващо галванично покритие.

Диелектрични слоеве: CVD се използва главно за отлагане на различни изолационни материали като нитриди, оксиди, оксинитриди, карбиди и полисилиций, които изолират различни компоненти на веригата и намаляват смущенията.

Оксиден слой на вратата: Изолира вратата и канала.

Междинен диелектрик: Изолира различни метални слоеве.

Бариерни слоеве: PVD се използва за предотвратяване на дифузия на метал и защита на устройствата от замърсяване.

Cu бариерен слой: Предотвратява дифузията на мед, гарантирайки производителността на устройството.

Твърди маски: PVD се използва във фотолитографията, за да помогне за дефинирането на структурите на устройството.

Метална твърда маска: Обикновено TiN, използвана за дефиниране на шарки.

Самоподравнени двойни шарки (SADP): ALD използва дистанционни слоеве за по-фини шарки, подходящи за производство на реберни структури в FinFET.

FinFET: Използва дистанционни слоеве за създаване на твърди маски в краищата на основните модели, постигайки умножение на пространствената честота.

High-K Metal Gate (HKMG): ALD се използва за отлагане на материали с висока диелектрична константа и метални порти, подобряващи производителността на транзистора, особено при 28n и по-ниски процеси.

Диелектричен слой с високо K: HfO2 е най-често срещаният избор, като ALD е предпочитаният метод за приготвяне.

Метална врата: Разработена поради несъвместимостта на Hf елементи с полисилициеви врати.

Други приложения: ALD също се използва широко в медни взаимосвързани дифузионни бариерни слоеве и други технологии.

Меден дифузионен бариерен слой: Предотвратява дифузията на мед, защитавайки производителността на устройството.

От горното въведение можем да забележим, че PVD, CVD и ALD имат уникални характеристики и предимства, като играят незаменима роля в производството на полупроводници. PVD се използва главно за отлагане на метални филми, CVD е подходящо за различни диелектрични и полупроводникови отлагания на филми, докато ALD превъзхожда усъвършенствани процеси със своите превъзходни възможности за контрол на дебелината и стъпаловидно покритие. Непрекъснатото развитие и усъвършенстване на тези технологии осигурява солидна основа за напредъка на полупроводниковата индустрия.**

Ние от Semicorex сме специализирани вКомпоненти на CVD SiC/TaC покритиеприлагани в производството на полупроводници, ако имате запитвания или се нуждаете от допълнителни подробности, моля, не се колебайте да се свържете с нас.

Телефон за връзка: +86-13567891907

Имейл: sales@semicorex.com