Детали блога

Фронт-энд процесс в производстве микросхем: отложение тонкой пленки

Интегрированные схемы состоят из многих сложных и сложных этапов изготовления, среди которых одно из наиболее важных технологий - отложение тонкой пленки.Целью отложения тонкой пленки является создание многослойных стеков в полупроводниковых устройствах и обеспечение изоляции между слоями металлаНа поверхности пластины чередуются несколько проводящих слоев металла и диэлектрические изоляционные слои.Затем они избирательно удаляются с помощью повторяющихся процессов гравировки для формирования трехмерной структуры.

Термин "тонкий" обычно относится к пленкам толщиной менее 1 мкм, которые не могут быть изготовлены при обычной механической обработке.Процесс прикрепления этих молекулярных или атомных пленок к поверхности пластины называется депозицией.

В зависимости от основного принципа, методы отложения тонкой пленки обычно подразделяются на:

• Химическое отложение паров (CVD)

• Физическое осаждение паров (PVD)

• Осаждение атомного слоя (ALD)

По мере развития технологии тонкой пленки появились различные системы отложения, которые служат различным этапам изготовления пластинок.

▌Физическое осаждение паров (PVD)

PVD относится к группе процессов на основе вакуума, которые используют физические средства для испарения целевого материала (твердого или жидкого) в атомы или молекулы, или частично ионизируют их,и транспортировать их через газ или плазму низкого давления для отложения функциональных пленок на субстрат.

К распространенным методам ПВД относятся:

• Осаждение испарением

• Осаждение плиткой

• Осаждение плазменной дуги

• Ионное покрытие

• Эпитаксия молекулярного луча (MBE)

ПВД характеризуется:

• Высокая чистота пленки

• Стабильное качество пленки

• Более низкие температуры обработки

• Высокие показатели депозита

• Относительно низкие издержки производства

PVD используется в основном для осаждения металлических пленок, и не подходит для изоляции пленок.Они передают кинетическую энергию на поверхность цели., но положительные ионы, используемые в основном для отложения металлических пленок, накапливаются на поверхности.Это накопление заряда генерирует электрическое поле, которое отталкивает входящие ионы и в конечном итоге останавливает процесс распыления.

● Испарение вакуума

В вакуумной среде целевой материал нагревается и испаряется. Атомы или молекулы испаряются с поверхности и путешествуют с минимальным столкновением через вакуум, чтобы отложить на субстрат.Общие методы нагрева включают::

• Резистивное нагревание

• Индукция высокой частоты

• Электронный луч, лазерный луч или бомбардировка ионным лучом

● Осаждение распылителя

В вакууме высокоэнергетические частицы (обычно ионы Ar +) бомбардируют целевую поверхность, в результате чего атомы выбрасываются и откладываются на субстрат.

● Ионное покрытие

Ионное покрытие использует плазму для ионизации покрытия в ионы и высокоэнергетические нейтральные атомы.

▌Химическое отложение паров (CVD)

КВС использует химические реакции для отложения тонких пленок.Эти газы вступают в химическую реакцию и образуют желаемую твердую пленку на подложке, пока побочные продукты выводятся из камеры.

В зависимости от состояния сердечно-сосудистые заболевания имеют множество вариантов:

• СВД атмосферного давления (APCVD)

• Низкое давление (LPCVD)

• Усиленная сердечно-сосудистая болезнь плазмы (PECVD)

• PECVD с высокой плотностью (HDPECVD)

• Металло-органические СВД (MOCVD)

• Осаждение атомного слоя (ALD)

Фильмы с КВД обычно проявляют:

• Высокая чистота

• Высокая производительность
  Это основной метод изготовления металлических, диэлектрических и полупроводниковых пленок в производстве микросхем.

● APCVD

Используется при атмосферном давлении и 400-800 °C, используется для производства пленок, таких как:

• Однокристаллический кремний

• Поликристаллический кремний

• Диоксид кремния (SiO2)

• Допированный SiO2

● ЛПКВД

Применяется в процессах > 90 нм для производства:

• SiO2, PSG/BPSG

• Нитрид кремния (Si3N4)

• Поликремний

● ПЭКВД

Широко используется в узлах 28 ≈ 90 нм для отложения диэлектрических и полупроводниковых материалов.
Преимущества:

• Более низкие температуры осаждения

• Более высокая плотность и чистота пленки

• Более быстрые ставки депозита
  Системы PECVD стали наиболее широко используемыми тонкопленочными инструментами на заводах по сравнению с APCVD и LPCVD.

▌Осаждение атомного слоя (ALD)

АЛД - это особый тип сердечно-сосудистой болезни, который позволяет выращивать сверхтонкую пленку путем отложения одного атомного слоя за раз с помощью самоограничивающихся поверхностных реакций.

В отличие от обычной сердечно-сосудистой болезни, ALD чередует импульсы предшественников. Каждый слой образуется последовательной поверхностной реакцией с ранее отложенным слоем. Это позволяет:

• Контроль толщины в атомном масштабе

• Покрытие соответствия

• Фильмы без отверстий

ALD поддерживает депонирование:

• Металлы

• Оксиды

• Карбиды, нитриды, сульфиды, силициды

• Полупроводники и сверхпроводники

По мере увеличения плотности интеграции и уменьшения размера устройств диэлектрики с высоким содержанием k заменяют SiO2 в воротах транзисторов.Отличный покрытие шага ALD и точный контроль толщины делают его идеальным для производства передовых устройств и все чаще используется в производстве передовых чипов.

▌Сравнение технологий осаждения

●Использование пленки

(Здесь вы можете вставить сравнительную таблицу соответствия, контроля толщины, покрытия ступеней и т.д.)

● Технологии и их применение

(Вставьте таблицу, показывающую случаи использования PVD против CVD против ALD)

● Оборудование и способности

(Вставьте таблицу, сравнивающую скорость отложения, температуру, однородность, затраты)

Заключение

Развитие технологий отложения тонкой пленки имеет важное значение для дальнейшего развития полупроводниковой промышленности.создание условий для дальнейших инноваций и совершенствования в области производства интегральных схем.

Сопутствующие продукты

Си Си эпитаксиальная вафель Кремниевый карбид 4H 4 дюймов 6 дюймов высокая резистивность полупроводниковой промышленности