Fabricarea așchiilor: procese cu film subțire

Care este introducerea de bază în procesele de film subțire?

Procesul de depunere a peliculei subțiri a semiconductoarelor este o componentă esențială a tehnologiei moderne de microelectronică. Aceasta implică construirea de circuite integrate complexe prin depunerea unuia sau mai multor straturi subțiri de material pe un substrat semiconductor. Aceste filme subțiri pot fi metale, izolatori sau materiale semiconductoare, fiecare jucând un rol diferit în diferite straturi ale cipului, cum ar fi conducția, izolația și protecția. Calitatea acestor filme subțiri are un impact direct asupra performanței, fiabilității și costului cipului. Prin urmare, dezvoltarea tehnologiei de depunere a filmelor subțiri are o importanță semnificativă pentru industria semiconductoarelor.

Cum sunt clasificate procesele cu film subțire?

În prezent, principalele echipamente și tehnici de depunere a filmului subțire includDepunerea fizică în vapori (PVD), Depunerea chimică în vapori (CVD) și Depunerea în strat atomic (ALD). Aceste trei tehnici diferă semnificativ în principiile de depunere, materiale, straturi de film aplicabile și procese.

1. Depunerea fizică de vapori (PVD)

Depunerea fizică în vapori (PVD) este un proces pur fizic în care materialele sunt vaporizate prin evaporare sau pulverizare și apoi condensate pe substrat pentru a forma o peliculă subțire.

Evaporare în vid: Materialele sunt încălzite până la vaporizare în condiții de vid înalt și depuse pe substrat.

Pulverizare: Ionii de gaz generați de descărcarea de gaze bombardează materialul țintă cu viteză mare, dislocând atomii care formează o peliculă pe substrat.

Placare cu ioni: Combină avantajele evaporării în vid și pulverizării, în care materialul vaporizat este parțial ionizat în spațiul de descărcare și atras de substrat pentru a forma o peliculă.

Caracteristici: PVD implică doar modificări fizice fără reacții chimice.

2. Depunerea chimică în vapori (CVD)

Depunerea chimică în vapori (CVD) este o tehnică care implică reacții chimice în fază gazoasă pentru a forma pelicule subțiri solide pe substrat.

CVD convențional: potrivit pentru depunerea diferitelor filme dielectrice și semiconductoare.

CVD îmbunătățită cu plasmă (PECVD): utilizează plasmă pentru a îmbunătăți activitatea de reacție, potrivită pentru depunerea la temperatură joasă.

CVD cu plasmă de înaltă densitate (HDPCVD): Permite depunerea și gravarea simultană, oferind capabilități excelente de umplere a golurilor cu raport de aspect ridicat.

Sub-Atmospheric CVD (SACVD): Obține capabilități excelente de umplere a găurilor în condiții de înaltă presiune prin utilizarea radicalilor de oxigen extrem de reactivi formați la temperaturi ridicate.

CVD metal-organic (MOCVD): Potrivit pentru materiale semiconductoare precum GaN.

Caracteristici: CVD implică reactanți în fază gazoasă, cum ar fi silan, fosfină, boran, amoniac și oxigen, producând filme solide precum nitruri, oxizi, oxinitruri, carburi și polisiliciu în condiții de temperatură înaltă, presiune înaltă sau plasmă.

3. Depunerea stratului atomic (ALD)

Depunerea în strat atomic (ALD) este o tehnică CVD specializată care implică introducerea alternantă în impulsuri a doi sau mai mulți reactanți, realizând o depunere precisă a unui singur strat atomic.

Thermal ALD (TALD): Utilizează energia termică pentru adsorbția precursorului și reacțiile chimice ulterioare pe substrat.

Plasma-Enhanced ALD (PEALD): Utilizează plasma pentru a îmbunătăți activitatea de reacție, permițând rate mai rapide de depunere la temperaturi mai scăzute.

Caracteristici: ALD oferă un control precis al grosimii filmului, uniformitate excelentă și consistență, făcându-l foarte potrivit pentru creșterea filmului în structurile de șanțuri adânci.

Cum se aplică diferite procese de peliculă subțire în așchii?

Straturi metalice: PVD este utilizat în principal pentru depunerea filmelor de metal ultrapur și nitrur de metal tranzițional, cum ar fi plăcuțe de aluminiu, măști metalice dure, straturi de barieră de cupru și straturi de semințe de cupru.

Al pad: plăcuțe de lipire pentru PCB-uri.

Mască metalică dure: de obicei TiN, folosită în fotolitografie.

Strat de barieră Cu: Adesea TaN, previne difuzia Cu.

Strat de semințe de Cu: Cu pur sau aliaj de Cu, utilizat ca strat de semințe pentru galvanizarea ulterioară.

Straturi dielectrice: CVD este utilizat în principal pentru depunerea diferitelor materiale izolante, cum ar fi nitruri, oxizi, oxinitruri, carburi și polisiliciu, care izolează diferite componente ale circuitului și reduc interferența.

Stratul de oxid de poartă: izolează poarta și canalul.

Dielectric interstrat: izolează diferite straturi de metal.

Straturi de barieră: PVD este utilizat pentru a preveni difuzia metalelor și pentru a proteja dispozitivele de contaminare.

Strat de barieră Cu: Previne difuzia cuprului, asigurând performanța dispozitivului.

Măști dure: PVD este utilizat în fotolitografie pentru a ajuta la definirea structurilor dispozitivului.

Mască metalică rigidă: de obicei TiN, folosită pentru a defini modele.

Modelare dublă auto-aliniată (SADP): ALD utilizează straturi distanțiere pentru modelare mai fine, potrivite pentru fabricarea structurilor de aripioare în FinFET.

FinFET: folosește straturi de distanță pentru a crea măști dure la marginile modelelor de bază, realizând multiplicarea frecvenței spațiale.

Poartă metalică High-K (HKMG): ALD este utilizat pentru a depune materiale cu constantă dielectrică ridicată și porți metalice, îmbunătățind performanța tranzistorului, în special în procesele de 28 nm și mai mici.

Stratul dielectric de înaltă K: HfO2 este cea mai comună alegere, ALD fiind metoda preferată de preparare.

Poarta metalica: Dezvoltata datorita incompatibilitatii elementelor Hf cu porti din polisiliciu.

Alte aplicații: ALD este, de asemenea, utilizat pe scară largă în straturi de barieră de difuzie de interconectare din cupru și alte tehnologii.

Strat de barieră de difuzie de interconectare din cupru: previne difuzia cuprului, protejând performanța dispozitivului.

Din introducerea de mai sus, putem observa că PVD, CVD și ALD au caracteristici și avantaje unice, jucând roluri de neînlocuit în fabricarea semiconductorilor. PVD este utilizat în principal pentru depunerea peliculei metalice, CVD este potrivit pentru diferite depuneri de pelicule dielectrice și semiconductoare, în timp ce ALD excelează în procese avansate prin controlul superior al grosimii și capacitățile sale de acoperire în trepte. Dezvoltarea și rafinarea continuă a acestor tehnologii oferă o bază solidă pentru progresul industriei semiconductoarelor.**

Noi, cei de la Semicorex, suntem specializați înComponente de acoperire CVD SiC/TaCaplicat în producția de semiconductori, dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de detalii suplimentare, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați.

Telefon de contact: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com