Izdelava čipov: postopki tankega filma

Kaj je osnovni uvod v postopke s tanko plastjo?

Postopek nanašanja tankega filma polprevodnikov je bistvena sestavina sodobne mikroelektronske tehnologije. Vključuje izdelavo kompleksnih integriranih vezij z nanosom ene ali več tankih plasti materiala na polprevodniško podlago. Ti tanki filmi so lahko kovine, izolatorji ali polprevodniški materiali, od katerih ima vsak drugačno vlogo v različnih plasteh čipa, kot so prevodnost, izolacija in zaščita. Kakovost teh tankih filmov neposredno vpliva na zmogljivost, zanesljivost in ceno čipa. Zato je razvoj tehnologije nanašanja tankega filma bistvenega pomena za industrijo polprevodnikov.

Kako so razvrščeni postopki tankega filma?

Trenutno glavna oprema in tehnike za nanašanje tankega filma vključujejoFizično naparjanje (PVD), kemično naparjanje (CVD) in atomsko naparjanje (ALD). Te tri tehnike se izrazito razlikujejo po načelih nanašanja, materialih, uporabljenih slojih filma in postopkih.

1. Fizično naparjevanje (PVD)

Fizično naparjevanje (PVD) je popolnoma fizikalni postopek, pri katerem se materiali uparijo z izhlapevanjem ali razprševanjem in nato kondenzirajo na substrat, da tvorijo tanek film.

Vakuumsko izhlapevanje: Materiali se segrevajo do uparjanja v pogojih visokega vakuuma in se nanesejo na podlago.

Razprševanje: Plinski ioni, ki nastanejo s plinsko razelektritvijo, bombardirajo ciljni material z veliko hitrostjo in izpodrinejo atome, ki tvorijo film na substratu.

Ionska prevleka: združuje prednosti vakuumskega izhlapevanja in razprševanja, kjer je uparjen material delno ioniziran v izpustnem prostoru in ga pritegne substrat, da tvori film.

Značilnosti: PVD vključuje samo fizične spremembe brez kemičnih reakcij.

2. Kemično naparjanje (CVD)

Kemično naparjevanje (CVD) je tehnika, ki vključuje kemične reakcije v plinski fazi za tvorbo trdnih tankih filmov na substratu.

Običajni CVD: Primeren za nanašanje različnih dielektričnih in polprevodniških filmov.

CVD s plazmo (PECVD): uporablja plazmo za izboljšanje reakcijske aktivnosti, primerno za nanašanje pri nizkih temperaturah.

CVD z visoko gostoto plazme (HDPCVD): Omogoča hkratno nanašanje in jedkanje, kar ponuja odlične zmogljivosti zapolnjevanja vrzeli z visokim razmerjem stranic.

Podatmosferski CVD (SACVD): Doseže odlične zmogljivosti zapolnjevanja lukenj v pogojih visokega tlaka z uporabo visoko reaktivnih kisikovih radikalov, ki nastanejo pri visokih temperaturah.

Metal-Organic CVD (MOCVD): Primerno za polprevodniške materiale, kot je GaN.

Značilnosti: CVD vključuje reaktante v plinski fazi, kot so silan, fosfin, boran, amoniak in kisik, ki proizvajajo trdne filme, kot so nitridi, oksidi, oksinitridi, karbidi in polisilicij v pogojih visoke temperature, visokega tlaka ali plazme.

3. Nanos atomske plasti (ALD)

Atomsko plastno nanašanje (ALD) je specializirana tehnika CVD, ki vključuje izmenično pulzno uvajanje dveh ali več reaktantov, s čimer dosežemo natančno nanašanje ene atomske plasti.

Toplotni ALD (TALD): uporablja toplotno energijo za adsorpcijo prekurzorja in kasnejše kemične reakcije na substratu.

Plasma-Enhanced ALD (PEALD): uporablja plazmo za izboljšanje reakcijske aktivnosti, kar omogoča hitrejše odlaganje pri nižjih temperaturah.

Značilnosti: ALD ponuja natančen nadzor debeline filma, odlično enakomernost in konsistenco, zaradi česar je zelo primeren za rast filma v strukturah globokih jarkov.

Kako se različni postopki tankega filma uporabljajo v čipih?

Kovinski sloji: PVD se uporablja predvsem za nanašanje ultra čistih kovin in filmov iz nitridov prehodnih kovin, kot so aluminijaste blazinice, kovinske trde maske, bakrene pregradne plasti in bakrene začetne plasti.

Al pad: Lepilne ploščice za PCB.

Kovinska trda maska: Običajno TiN, ki se uporablja v fotolitografiji.

Cu pregradna plast: pogosto TaN, preprečuje difuzijo Cu.

Cu začetna plast: čisti Cu ali bakrena zlitina, ki se uporablja kot začetna plast za naknadno galvanizacijo.

Dielektrične plasti: CVD se uporablja predvsem za nanašanje različnih izolacijskih materialov, kot so nitridi, oksidi, oksinitridi, karbidi in polisilicij, ki izolirajo različne komponente vezja in zmanjšajo motnje.

Oksidna plast vrat: izolira vrata in kanal.

Vmesni dielektrik: izolira različne kovinske plasti.

Pregradne plasti: PVD se uporablja za preprečevanje difuzije kovin in zaščito naprav pred kontaminacijo.

Cu Barrier Layer: Preprečuje difuzijo bakra in zagotavlja delovanje naprave.

Trde maske: PVD se uporablja v fotolitografiji za pomoč pri definiranju struktur naprav.

Kovinska trda maska: Običajno TiN, ki se uporablja za določanje vzorcev.

Samoporavnano dvojno vzorčenje (SADP): ALD uporablja distančne plasti za finejše vzorčenje, primerno za izdelavo rebrastih struktur v FinFET.

FinFET: uporablja distančne plasti za ustvarjanje trdih mask na robovih jedrnih vzorcev, s čimer doseže množenje prostorske frekvence.

High-K Metal Gate (HKMG): ALD se uporablja za nanašanje materialov z visoko dielektrično konstanto in kovinskih vrat, kar izboljšuje zmogljivost tranzistorja, zlasti v 28n in manj procesih.

Visoko-K dielektrična plast: HfO2 je najpogostejša izbira, pri čemer je ALD prednostna metoda priprave.

Kovinska vrata: razvita zaradi nezdružljivosti Hf elementov s polisilicijevimi vrati.

Druge aplikacije: ALD se pogosto uporablja tudi v bakrenih medsebojnih difuzijskih pregradnih slojih in drugih tehnologijah.

Bakrena medsebojna difuzijska pregradna plast: preprečuje difuzijo bakra in ščiti delovanje naprave.

Iz zgornjega uvoda lahko opazimo, da imajo PVD, CVD in ALD edinstvene značilnosti in prednosti ter igrajo nenadomestljivo vlogo v proizvodnji polprevodnikov. PVD se v glavnem uporablja za nanašanje kovinskega filma, CVD je primeren za nanašanje različnih dielektričnih in polprevodniških filmov, medtem ko se ALD odlikuje v naprednih procesih z vrhunskim nadzorom debeline in zmožnostmi postopnega pokrivanja. Nenehni razvoj in izpopolnjevanje teh tehnologij zagotavljata trdne temelje za napredek industrije polprevodnikov.**

V podjetju Semicorex smo specializirani zaCVD SiC/TaC prevlečne komponenteuporablja v proizvodnji polprevodnikov, če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete dodatne podrobnosti, ne oklevajte in stopite v stik z nami.

Kontaktni telefon: +86-13567891907

E-pošta: sales@semicorex.com