Chip Manufacturing: Tynnfilmprosesser

Hva er den grunnleggende introduksjonen til tynnfilmprosesser?

Halvleder-tynnfilmavsetningsprosessen er en viktig komponent i moderne mikroelektronikkteknologi. Det innebærer å konstruere komplekse integrerte kretser ved å avsette ett eller flere tynne lag med materiale på et halvledersubstrat. Disse tynne filmene kan være metaller, isolatorer eller halvledermaterialer, som hver spiller en annen rolle i forskjellige lag av brikken, for eksempel ledning, isolasjon og beskyttelse. Kvaliteten på disse tynne filmene påvirker ytelsen, påliteligheten og kostnadene til brikken direkte. Derfor er utviklingen av tynnfilmavsetningsteknologi av vesentlig betydning for halvlederindustrien.

Hvordan klassifiseres tynnfilmprosesser?

For tiden inkluderer mainstream tynnfilmavsetningsutstyr og -teknikkerFysisk dampavsetning (PVD), Kjemisk dampavsetning (CVD) og Atomic Layer Deposition (ALD). Disse tre teknikkene skiller seg markant i deres avsetningsprinsipper, materialer, anvendelige filmlag og prosesser.

1. Physical Vapor Deposition (PVD)

Fysisk dampavsetning (PVD) er en rent fysisk prosess der materialer fordampes gjennom fordampning eller sputtering og deretter kondenseres på underlaget for å danne en tynn film.

Vakuumfordampning: Materialer varmes opp til fordampning under høyvakuumforhold og avsettes på underlaget.

Sputtering: Gassioner generert av gassutslipp bombarderer målmaterialet i høy hastighet, og fjerner atomer som danner en film på underlaget.

Ion Plating: Kombinerer fordelene ved vakuumfordampning og sputtering, der det fordampede materialet delvis ioniseres i utløpsrommet og tiltrekkes av underlaget for å danne en film.

Kjennetegn: PVD innebærer kun fysiske endringer uten kjemiske reaksjoner.

2. Chemical Vapor Deposition (CVD)

Chemical Vapor Deposition (CVD) er en teknikk som involverer kjemiske reaksjoner i gassfase for å danne solide tynne filmer på underlaget.

Konvensjonell CVD: Egnet for avsetning av forskjellige dielektriske og halvlederfilmer.

Plasma-Enhanced CVD (PECVD): Bruker plasma for å øke reaksjonsaktiviteten, egnet for lavtemperaturavsetning.

Plasma-CVD med høy tetthet (HDPCVD): Tillater samtidig avsetning og etsing, og tilbyr utmerkede muligheter for å fylle mellomrom med høyt sideforhold.

Sub-atmosfærisk CVD (SACVD): Oppnår utmerket hullfyllingsevne under høytrykksforhold ved å bruke svært reaktive oksygenradikaler dannet ved høye temperaturer.

Metal-Organic CVD (MOCVD): Egnet for halvledermaterialer som GaN.

Karakteristikk: CVD involverer gassfasereaktanter som silan, fosfin, boran, ammoniakk og oksygen, og produserer faste filmer som nitrider, oksider, oksynitrider, karbider og polysilisium under høye temperaturer, høyt trykk eller plasmaforhold.

3. Atomic Layer Deposition (ALD)

Atomic Layer Deposition (ALD) er en spesialisert CVD-teknikk som involverer vekslende pulserende introduksjoner av to eller flere reaktanter, for å oppnå presis enkelt-atomisk-lags avsetning.

Termisk ALD (TALD): Bruker termisk energi til forløperadsorpsjon og påfølgende kjemiske reaksjoner på underlaget.

Plasma-Enhanced ALD (PEALD): Bruker plasma for å øke reaksjonsaktiviteten, noe som tillater raskere avsetningshastigheter ved lavere temperaturer.

Egenskaper: ALD tilbyr presis filmtykkelseskontroll, utmerket jevnhet og konsistens, noe som gjør den svært egnet for filmvekst i dype grøftstrukturer.

Hvordan brukes ulike tynnfilmprosesser i chips?

Metalllag: PVD brukes først og fremst til å avsette ultrarene metall- og overgangsmetallnitridfilmer, for eksempel aluminiumsputer, harde metallmasker, kobberbarrierelag og kobberfrølag.

Al pad: Limputer for PCB.

Metallhard maske: Vanligvis TiN, brukt i fotolitografi.

Cu Barrier Layer: Ofte TaN, hindrer Cu-diffusjon.

Cu frølag: Ren Cu eller Cu-legering, brukt som frølag for påfølgende galvanisering.

Dielektriske lag: CVD brukes hovedsakelig til å avsette forskjellige isolasjonsmaterialer som nitrider, oksider, oksynitrider, karbider og polysilisium, som isolerer forskjellige kretskomponenter og reduserer interferens.

Gate Oxide Layer: Isolerer porten og kanalen.

Interlayer Dilectric: Isolerer forskjellige metalllag.

Barrierelag: PVD brukes for å forhindre metalldiffusjon og beskytte enheter mot forurensning.

Cu Barrier Layer: Forhindrer kobberdiffusjon, og sikrer enhetens ytelse.

Harde masker: PVD brukes i fotolitografi for å hjelpe med å definere enhetsstrukturer.

Metal Hard Mask: Vanligvis TiN, brukt til å definere mønstre.

Self-Aligned Double Patterning (SADP): ALD bruker avstandslag for finere mønster, egnet for produksjon av finnestrukturer i FinFET-er.

FinFET: Bruker avstandslag for å lage harde masker ved kantene av kjernemønstre, for å oppnå romlig frekvensmultiplikasjon.

High-K Metal Gate (HKMG): ALD brukes til å deponere materialer med høy dielektrisk konstant og metallporter, og forbedrer transistorytelsen, spesielt i 28nm og under prosesser.

Høy-K dielektrisk lag: HfO2 er det vanligste valget, med ALD som den foretrukne fremstillingsmetoden.

Metallport: Utviklet på grunn av inkompatibiliteten til Hf-elementer med polysilisiumporter.

Andre bruksområder: ALD er også mye brukt i kobberforbindelsesdiffusjonsbarrierelag og andre teknologier.

Kobber Interconnect diffusjonsbarrierelag: Forhindrer kobberdiffusjon, beskytter enhetens ytelse.

Fra introduksjonen ovenfor kan vi observere at PVD, CVD og ALD har unike egenskaper og fordeler, og spiller uerstattelige roller i halvlederproduksjon. PVD brukes hovedsakelig til metallfilmavsetning, CVD er egnet for ulike dielektriske og halvlederfilmavsetninger, mens ALD utmerker seg i avanserte prosesser med sin overlegne tykkelseskontroll og trinndekningsevne. Den kontinuerlige utviklingen og foredlingen av disse teknologiene gir et solid grunnlag for fremgangen til halvlederindustrien.**

Vi i Semicorex er spesialister påCVD SiC/TaC belegg komponenterbrukt i halvlederproduksjon, hvis du har spørsmål eller trenger ytterligere detaljer, ikke nøl med å ta kontakt med oss.

Kontakttelefon: +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com