Chipfremstilling: Tyndfilmsprocesser

Hvad er den grundlæggende introduktion til tyndfilmsprocesser?

Halvleder tyndfilm aflejringsprocessen er en væsentlig komponent i moderne mikroelektronikteknologi. Det involverer at konstruere komplekse integrerede kredsløb ved at afsætte et eller flere tynde lag materiale på et halvledersubstrat. Disse tynde film kan være metaller, isolatorer eller halvledermaterialer, der hver spiller en forskellig rolle i forskellige lag af chippen, såsom ledning, isolering og beskyttelse. Kvaliteten af ​​disse tynde film påvirker direkte chippens ydeevne, pålidelighed og omkostninger. Derfor er udviklingen af ​​tyndfilmdepositionsteknologi af væsentlig betydning for halvlederindustrien.

Hvordan klassificeres tyndfilmsprocesser?

I øjeblikket omfatter mainstream tyndfilmaflejringsudstyr og -teknikkerFysisk dampaflejring (PVD), kemisk dampaflejring (CVD) og atomisk lagaflejring (ALD). Disse tre teknikker adskiller sig markant i deres afsætningsprincipper, materialer, anvendelige filmlag og processer.

1. Physical Vapor Deposition (PVD)

Fysisk dampaflejring (PVD) er en rent fysisk proces, hvor materialer fordampes gennem fordampning eller sputtering og derefter kondenseres på substratet for at danne en tynd film.

Vakuumfordampning: Materialer opvarmes til fordampning under højvakuumforhold og aflejres på underlaget.

Sputtering: Gasioner genereret af gasudladning bombarderer målmaterialet ved høj hastighed og løsner atomer, der danner en film på substratet.

Ionbelægning: Kombinerer fordelene ved vakuumfordampning og sputtering, hvor det fordampede materiale delvist ioniseres i udledningsrummet og tiltrækkes af substratet for at danne en film.

Karakteristika: PVD involverer kun fysiske ændringer uden kemiske reaktioner.

2. Kemisk dampaflejring (CVD)

Chemical Vapor Deposition (CVD) er en teknik, der involverer kemiske reaktioner i gasfase for at danne faste tynde film på underlaget.

Konventionel CVD: Velegnet til deponering af forskellige dielektriske og halvlederfilm.

Plasma-Enhanced CVD (PECVD): Bruger plasma til at øge reaktionsaktiviteten, velegnet til lavtemperaturaflejring.

High-Density Plasma CVD (HDPCVD): Giver mulighed for samtidig afsætning og ætsning, hvilket giver fremragende muligheder for udfyldning af hulrum med højt billedformat.

Sub-atmosfærisk CVD (SACVD): Opnår fremragende hulfyldningsevne under højtryksforhold ved at bruge meget reaktive oxygenradikaler dannet ved høje temperaturer.

Metal-organisk CVD (MOCVD): Velegnet til halvledermaterialer som GaN.

Karakteristika: CVD involverer gasfasereaktanter såsom silan, phosphin, boran, ammoniak og oxygen, der producerer faste film som nitrider, oxider, oxynitrider, carbider og polysilicium under høje temperaturer, højtryks- eller plasmaforhold.

3. Atomic Layer Deposition (ALD)

Atomic Layer Deposition (ALD) er en specialiseret CVD-teknik, der involverer vekslende pulserende introduktioner af to eller flere reaktanter, hvilket opnår præcis enkelt-atomisk-lags aflejring.

Termisk ALD (TALD): Bruger termisk energi til precursor-adsorption og efterfølgende kemiske reaktioner på substratet.

Plasma-Enhanced ALD (PEALD): Bruger plasma til at øge reaktionsaktiviteten, hvilket muliggør hurtigere aflejringshastigheder ved lavere temperaturer.

Karakteristika: ALD tilbyder præcis filmtykkelseskontrol, fremragende ensartethed og konsistens, hvilket gør den særdeles velegnet til filmvækst i dybe rendestrukturer.

Hvordan anvendes forskellige tyndfilmsprocesser i chips?

Metallag: PVD bruges primært til at afsætte ultrarent metal- og overgangsmetalnitridfilm, såsom aluminiumspuder, hårde metalmasker, kobberbarrierelag og kobberfrølag.

Al pad: Klæbepuder til PCB.

Metal hård maske: Almindeligvis TiN, brugt i fotolitografi.

Cu Barrier Layer: Ofte TaN, forhindrer Cu-diffusion.

Cu frølag: Ren Cu eller Cu-legering, brugt som frølag til efterfølgende galvanisering.

Dielektriske lag: CVD bruges hovedsageligt til at afsætte forskellige isoleringsmaterialer som nitrider, oxider, oxynitrider, karbider og polysilicium, som isolerer forskellige kredsløbskomponenter og reducerer interferens.

Gate Oxide Layer: Isolerer gate og kanal.

Mellemlagsdielektrisk: Isolerer forskellige metallag.

Barrierelag: PVD bruges til at forhindre metaldiffusion og beskytte enheder mod forurening.

Cu Barrier Layer: Forhindrer kobberdiffusion, hvilket sikrer enhedens ydeevne.

Hårde masker: PVD bruges i fotolitografi til at hjælpe med at definere enhedsstrukturer.

Metal hård maske: Almindeligvis TiN, bruges til at definere mønstre.

Self-Aligned Double Patterning (SADP): ALD bruger afstandslag til finere mønstre, velegnet til fremstilling af finnestrukturer i FinFET'er.

FinFET: Bruger spacer-lag til at skabe hårde masker ved kanterne af kernemønstre, hvilket opnår rumlig frekvensmultiplikation.

High-K Metal Gate (HKMG): ALD bruges til at afsætte materialer med høj dielektricitetskonstant og metalporte, hvilket forbedrer transistorydelsen, især i 28nm og under processer.

High-K dielektrisk lag: HfO2 er det mest almindelige valg, hvor ALD er den foretrukne fremstillingsmetode.

Metalport: Udviklet på grund af inkompatibiliteten af ​​Hf-elementer med polysiliciumporte.

Andre applikationer: ALD er også meget udbredt i kobberinterconnect diffusionsbarrierelag og andre teknologier.

Kobber Interconnect Diffusion Barrier Layer: Forhindrer kobberdiffusion og beskytter enhedens ydeevne.

Fra ovenstående introduktion kan vi observere, at PVD, CVD og ALD har unikke egenskaber og fordele, der spiller uerstattelige roller i halvlederfremstilling. PVD bruges hovedsageligt til metalfilmaflejring, CVD er velegnet til forskellige dielektriske og halvlederfilmaflejringer, mens ALD udmærker sig i avancerede processer med sin overlegne tykkelseskontrol og trindækningsevne. Den kontinuerlige udvikling og forfining af disse teknologier udgør et solidt grundlag for fremskridt i halvlederindustrien.**

Vi hos Semicorex er specialiserede iCVD SiC/TaC belægningskomponenteranvendt i halvlederfremstilling, hvis du har spørgsmål eller har brug for yderligere detaljer, så tøv ikke med at kontakte os.

Kontakt telefon: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com