Производство чипов: тонкопленочные процессы

Что такое базовое введение в процессы создания тонких пленок?

Процесс осаждения тонких пленок полупроводников является важным компонентом современной технологии микроэлектроники. Он предполагает создание сложных интегральных схем путем нанесения одного или нескольких тонких слоев материала на полупроводниковую подложку. Эти тонкие пленки могут быть металлами, изоляторами или полупроводниковыми материалами, каждый из которых играет различную роль в различных слоях чипа, таких как проводимость, изоляция и защита. Качество этих тонких пленок напрямую влияет на производительность, надежность и стоимость чипа. Поэтому развитие технологии нанесения тонких пленок имеет важное значение для полупроводниковой промышленности.

Как классифицируются тонкопленочные процессы?

В настоящее время основное оборудование и методы осаждения тонких пленок включают в себя:Физическое осаждение из паровой фазы (PVD), химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и атомно-слоевое осаждение (ALD). Эти три метода заметно различаются по принципам нанесения, материалам, применяемым пленочным слоям и процессам.

1. Физическое осаждение из паровой фазы (PVD)

Физическое осаждение из паровой фазы (PVD) — это чисто физический процесс, при котором материалы испаряются посредством испарения или распыления, а затем конденсируются на подложке с образованием тонкой пленки.

Вакуумное испарение: материалы нагреваются до испарения в условиях высокого вакуума и наносятся на подложку.

Распыление: ионы газа, генерируемые газовым разрядом, бомбардируют целевой материал на высокой скорости, вытесняя атомы, образующие пленку на подложке.

Ионное покрытие: сочетает в себе преимущества вакуумного испарения и распыления, при котором испаренный материал частично ионизируется в разрядном пространстве и притягивается к подложке с образованием пленки.

Характеристики: PVD предполагает только физические изменения без химических реакций.

2. Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) — это метод, который включает химические реакции в газовой фазе с образованием тонких твердых пленок на подложке.

Обычный CVD: подходит для нанесения различных диэлектрических и полупроводниковых пленок.

Плазменное CVD (PECVD): использует плазму для повышения реакционной активности, подходит для низкотемпературного осаждения.

Плазменное CVD высокой плотности (HDPCVD): позволяет одновременно наносить и травить, обеспечивая превосходные возможности заполнения зазоров с высоким соотношением сторон.

Субатмосферное CVD (SACVD): обеспечивает превосходные возможности заполнения дыр в условиях высокого давления за счет использования высокореактивных кислородных радикалов, образующихся при высоких температурах.

Металл-органический CVD (MOCVD): подходит для полупроводниковых материалов, таких как GaN.

Характеристики: CVD включает газофазные реагенты, такие как силан, фосфин, боран, аммиак и кислород, образуя твердые пленки, такие как нитриды, оксиды, оксинитриды, карбиды и поликремний, в условиях высокой температуры, высокого давления или плазмы.

3. Атомно-слоевое осаждение (ALD)

Атомно-слоевое осаждение (ALD) — это специализированный метод CVD, который включает попеременное импульсное введение двух или более реагентов, обеспечивающее точное осаждение одноатомного слоя.

Термический ALD (TALD): использует тепловую энергию для адсорбции прекурсора и последующих химических реакций на подложке.

Плазменный ALD (PEALD): использует плазму для повышения активности реакции, обеспечивая более высокую скорость осаждения при более низких температурах.

Характеристики: ALD обеспечивает точный контроль толщины пленки, превосходную однородность и консистенцию, что делает его очень подходящим для выращивания пленки в глубоких траншеях.

Как в чипах применяются различные тонкопленочные процессы?

Металлические слои: PVD в основном используется для нанесения пленок сверхчистых металлов и нитридов переходных металлов, таких как алюминиевые площадки, металлические жесткие маски, медные барьерные слои и медные затравочные слои.

Al Pad: Контактные площадки для печатных плат.

Металлическая твердая маска: обычно TiN, используемый в фотолитографии.

Барьерный слой меди: часто TaN предотвращает диффузию меди.

Затравочный слой меди: чистая медь или сплав меди, используемый в качестве затравочного слоя для последующего гальванического покрытия.

Диэлектрические слои: CVD в основном используется для нанесения различных изолирующих материалов, таких как нитриды, оксиды, оксинитриды, карбиды и поликремний, которые изолируют различные компоненты схемы и уменьшают помехи.

Слой оксида ворот: изолирует затвор и канал.

Межслойный диэлектрик: изолирует различные металлические слои.

Барьерные слои: PVD используется для предотвращения диффузии металла и защиты устройств от загрязнения.

Барьерный слой меди: предотвращает диффузию меди, обеспечивая производительность устройства.

Жесткие маски: PVD используется в фотолитографии, чтобы помочь определить структуру устройства.

Металлическая твердая маска: обычно TiN, используется для определения узоров.

Самовыравнивающееся двойное формирование рисунка (SADP): ALD использует промежуточные слои для более точного формирования рисунка, подходящего для изготовления ребристых структур в FinFET.

FinFET: использует промежуточные слои для создания жестких масок на краях основных шаблонов, обеспечивая умножение пространственных частот.

Металлический затвор High-K (HKMG): ALD используется для нанесения материалов с высокой диэлектрической постоянной и металлических затворов, улучшая характеристики транзисторов, особенно в процессах 28 нм и ниже.

Диэлектрический слой High-K: HfO2 является наиболее распространенным выбором, а ALD является предпочтительным методом приготовления.

Металлический затвор: разработан из-за несовместимости элементов Hf с затворами из поликремния.

Другие применения: ALD также широко используется в диффузионных барьерных слоях медных межсоединений и в других технологиях.

Слой диффузионного барьера между медными соединениями: предотвращает диффузию меди, защищая производительность устройства.

Из приведенного выше введения мы можем видеть, что PVD, CVD и ALD обладают уникальными характеристиками и преимуществами, играя незаменимую роль в производстве полупроводников. PVD в основном используется для осаждения металлических пленок, CVD подходит для осаждения различных диэлектрических и полупроводниковых пленок, а ALD выделяется в передовых процессах благодаря превосходному контролю толщины и возможностям ступенчатого покрытия. Постоянное развитие и совершенствование этих технологий обеспечивают прочную основу для прогресса полупроводниковой промышленности.**

Мы в Semicorex специализируемся наКомпоненты покрытия CVD SiC/TaCприменяется в производстве полупроводников. Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Контактный телефон: +86-13567891907

Электронная почта: sales@semicorex.com