Kiibi tootmine: õhukese kile protsessid

Mis on õhukeste kileprotsesside põhisissejuhatus?

Pooljuhtide õhukese kile sadestamise protsess on kaasaegse mikroelektroonika tehnoloogia oluline komponent. See hõlmab keerukate integraallülituste ehitamist ühe või mitme õhukese materjalikihi sadestamisel pooljuhtsubstraadile. Need õhukesed kiled võivad olla metallid, isolaatorid või pooljuhtmaterjalid, millest igaüks mängib kiibi erinevates kihtides erinevat rolli, nagu juhtivus, isolatsioon ja kaitse. Nende õhukeste kilede kvaliteet mõjutab otseselt kiibi jõudlust, töökindlust ja maksumust. Seetõttu on õhukese kile sadestamise tehnoloogia arendamine pooljuhtide tööstuse jaoks olulise tähtsusega.

Kuidas õhukese kile protsesse klassifitseeritakse?

Praegu hõlmavad peamised õhukese kile sadestamise seadmed ja tehnikadFüüsiline aurustamine-sadestamine (PVD), keemiline aurustamine-sadestamine (CVD) ja aatomkihtsadestamine (ALD). Need kolm tehnikat erinevad märkimisväärselt nende sadestamise põhimõtete, materjalide, kasutatavate kilekihtide ja protsesside poolest.

1. Füüsiline aurustamine-sadestamine (PVD)

Füüsiline aurustamine-sadestamine (PVD) on puhtalt füüsikaline protsess, mille käigus materjalid aurustatakse aurustamise või pihustamise teel ja seejärel kondenseeritakse aluspinnale, moodustades õhukese kile.

Vaakumaurustamine: Materjalid kuumutatakse kõrgvaakumi tingimustes aurustumiseni ja sadestatakse aluspinnale.

Pihustamine: Gaaslahendusega tekitatud gaasiioonid pommitavad sihtmaterjali suurel kiirusel, nihutades paigast aatomeid, mis moodustavad aluspinnale kile.

Ioonplaatimine: ühendab vaakumaurustamise ja pihustamise eelised, kus aurustatud materjal ioniseeritakse tühjendusruumis osaliselt ja tõmmatakse aluspinna külge, moodustades kile.

Omadused: PVD hõlmab ainult füüsilisi muutusi ilma keemiliste reaktsioonideta.

2. Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD)

Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD) on tehnika, mis hõlmab gaasifaasi keemilisi reaktsioone, et moodustada substraadile tahked õhukesed kiled.

Tavaline CVD: sobib erinevate dielektriliste ja pooljuhtkilede sadestamiseks.

Plasma-enhanced CVD (PECVD): kasutab plasmat reaktsiooniaktiivsuse suurendamiseks, sobib madalal temperatuuril sadestamiseks.

High-Density Plasma CVD (HDPCVD): võimaldab samaaegset sadestamist ja söövitamist, pakkudes suurepärast suure kuvasuhtega lünkade täitmise võimet.

Sub-atmosfääriline CVD (SACVD): saavutab suurepärase aukude täitmise võime kõrgsurve tingimustes, kasutades kõrgel temperatuuril moodustunud väga reaktiivseid hapnikuradikaale.

Metall-orgaaniline CVD (MOCVD): sobib pooljuhtmaterjalidele nagu GaN.

Karakteristikud: CVD hõlmab gaasifaasi reagente, nagu silaan, fosfiin, boraan, ammoniaak ja hapnik, mis toodavad kõrgel temperatuuril, kõrge rõhu või plasma tingimustes tahkeid kilesid, nagu nitriidid, oksiidid, oksünitriidid, karbiidid ja polüräni.

3. Aatomkihtsadestamine (ALD)

Atomic Layer Deposition (ALD) on spetsiaalne CVD-tehnika, mis hõlmab kahe või enama reagendi vahelduvat impulssi sisestamist, saavutades täpse ühe aatomikihi sadestamise.

Termiline ALD (TALD): kasutab soojusenergiat prekursori adsorptsiooniks ja järgnevateks keemilisteks reaktsioonideks substraadil.

Plasma-Enhanced ALD (PEALD): kasutab plasmat reaktsiooniaktiivsuse suurendamiseks, võimaldades kiiremat sadestumist madalamatel temperatuuridel.

Omadused: ALD pakub täpset kile paksuse reguleerimist, suurepärast ühtlust ja konsistentsi, mistõttu on see väga sobiv kile kasvatamiseks sügavates kaevikustruktuurides.

Kuidas kasutatakse laastudes mitmesuguseid õhukese kile protsesse?

Metallikihid: PVD-d kasutatakse peamiselt ülipuhta metalli ja siirdemetalli nitriidkilede, näiteks alumiiniumpatjade, metallist kõvade maskide, vase tõkkekihtide ja vase seemnekihtide sadestamiseks.

Al pad: PCBde liimimispadjad.

Metallist kõva mask: tavaliselt TiN, kasutatakse fotolitograafias.

Cu barjäärikiht: sageli TaN, takistab Cu difusiooni.

Cu seemnekiht: puhas Cu või Cu sulam, mida kasutatakse seemnekihina järgnevaks galvaniseerimiseks.

Dielektrilised kihid: CVD-d kasutatakse peamiselt erinevate isoleermaterjalide, nagu nitriidid, oksiidid, oksünitriidid, karbiidid ja polüräni, sadestamiseks, mis isoleerivad erinevad vooluahela komponendid ja vähendavad häireid.

Väravaoksiidi kiht: isoleerib värava ja kanali.

Vahekihi dielektrik: isoleerib erinevad metallikihid.

Tõkkekihid: PVD-d kasutatakse metallide difusiooni vältimiseks ja seadmete kaitsmiseks saastumise eest.

Cu barjäärikiht: takistab vase difusiooni, tagades seadme jõudluse.

Kõvad maskid: PVD-d kasutatakse fotolitograafias, et aidata määratleda seadme struktuure.

Metallist kõva mask: tavaliselt TiN, kasutatakse mustrite määratlemiseks.

Self-Aligned Double Patterning (SADP): ALD kasutab peenemaks mustriks vahekihte, mis sobivad FinFET-ides Fin-struktuuride valmistamiseks.

FinFET: kasutab vahekihte, et luua põhimustrite servadesse kõvasid maske, saavutades ruumilise sageduse korrutamise.

High-K Metal Gate (HKMG): ALD-d kasutatakse suure dielektrilise konstandiga materjalide ja metallväravate sadestamiseks, parandades transistori jõudlust, eriti 28 nm ja alla selle protsessides.

Kõrge K dielektriline kiht: HfO2 on kõige levinum valik, kusjuures ALD on eelistatud valmistamisviis.

Metallvärav: välja töötatud Hf-elementide kokkusobimatuse tõttu polüräni väravatega.

Muud rakendused: ALD-d kasutatakse laialdaselt ka vasest ühendatud difusioonitõkkekihtides ja muudes tehnoloogiates.

Vase ühendamise difusioonitõkkekiht: takistab vase difusiooni, kaitstes seadme jõudlust.

Ülaltoodud sissejuhatusest näeme, et PVD-l, CVD-l ja ALD-l on ainulaadsed omadused ja eelised, mis mängivad pooljuhtide tootmises asendamatut rolli. PVD-d kasutatakse peamiselt metallkile sadestamiseks, CVD-d sobib erinevate dielektriliste ja pooljuhtkilede sadestamiseks, samas kui ALD paistab silma täiustatud protsessides oma suurepärase paksuse reguleerimise ja astmelise katvuse võimega. Nende tehnoloogiate pidev arendamine ja täiustamine loob tugeva aluse pooljuhtide tööstuse arengule.**

Meie, Semicorex, oleme spetsialiseerunudCVD SiC/TaC kattekomponendidmida kasutatakse pooljuhtide tootmises, kui teil on küsimusi või vajate täiendavaid üksikasju, võtke meiega ühendust.

Kontakttelefon: +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com