Čipu ražošana: plānas plēves nogulsnēšanās

Mikroskopiskajā mikroshēmu pasaulē tranzistori ir jāizolē, un metāla vadi jābūt savienotiem ar vadītspējīgiem slāņiem - šie nanometru biezums (1 nanometrs=Mētra miljarda) bieza plēve ir kā suka, kas "uzzīmē ķēdes" mikroshēmām. Trīs galvenās plānas plēves nogulsnēšanās tehnoloģijas pusvadītāju ražošanā: ALD, CVD, PVD, katram ir neaizvietojama loma.

Trīs galveno tehnoloģiju salīdzinājums

Raksturīgs	Atomu slāņa nogulsnēšanās (ALD)	Ķīmiskā tvaika nogulsnēšanās (CVD)	Fiziskā tvaika nogulsnēšanās (PVD)
Nogulsnes ātrums	Ārkārtīgi lēns (1-10 nm/minūtes)	Vidējs (10–100 nm/minūtes)	Īpaši ātrs (100 nm-1 μm/minūtes)
Pārklājuma iespējas	Ideāls konformāls (dziļo tranšeju 100% pārklājums)	Vidēja konformāla (atkarīga no gāzes transmisijas)	Taisna līnijas pārklājums (virsmas mētelis
Piemērojamie materiāli:	Oksīdi/nitrīdi/metāla oksīdi/metāli	Oksīds/nitrīds/metāla savienojumi	Metāla/sakausējuma daļēji oksīdi
Procesa temperatūra	Plaša temperatūra (50–400 grādi)	Augsta temperatūra (300-1000 grāds)	Zema temperatūra (istabas temperatūra -500 grāds)
Nogulsnes princips	Pašnodicinošs atomu slāņa augšana (sakrauts slānis pa slāni kā siena)	Gāzes fāzes ķīmisko reakciju nogulsnēšanās (piemēram, gāze "sniegs")	Fiziska izsmidzināšana/iztvaikošana (piemēram, glezniecība)
Virziens	Izotropija (vienmērīgs pārklājums visos virzienos)	Izotropisks (gāze var iekļūt plaisās)	Taisns virziens (izsmidziniet tikai uz tiešā skata zonu)

ALD: precīzas ierīces

Priekšrocība: atomu mēroga formas pārklājums uz 3D struktūru virsmas (piemēram, FinFET spuras).

Tipiski pielietojumi: Augstas K vārtu dielektriskais slānis mikroshēmām zem 7 nm, kapacitīvs izolācijas slānis atmiņas mikroshēmām. Izmaksas: lēns ātrums un augstas izmaksas.

2. CVD: liela mēroga filmas

Priekšrocības: efektīva sarežģītu savienojumu nogulsnēšanās (piemēram, silīcija dioksīda izolācija, silīcija nitrīda pasivācijas slānis).

Inovācijas virziens: ar plazmu pastiprināts CVD (PECVD) samazina temperatūru un samazina apakšējā slāņa bojājumus.

PVD: metāla starpsavienojums

Priekšrocības: Ātra vara/alumīnija vadu nogulsnēšanās, titāna/tantāla barjeru.

Fatāls trūkums: nevar aptvert dziļi caur sānu sienām → Nepieciešams izmantot ar ALD/CVD.

0021-02395 Rev.B ieliktņa gredzens, alumīnija DXZ SACVD

Inženierzinātņu izaicinājums: Kad mikroshēmas struktūras dziļuma un platuma attiecība ir 40: 1 (ekvivalents urbuma galvas diametram 1 metram un 40 metru dziļums), tikai ALD var pilnībā aptvert urbuma sienu!

0010-37264 Cooldown kameras multi slotu ass'y

Kāpēc jums ir vajadzīgas trīs tehnoloģijas?

Precizitātes prasības: tranzistora vārtu dielektriskā slāņa biezums ≈ 12 atomi, ko bez ALD nav kontrolējams.

Efektivitātes līdzsvars: metāla vadītāja slānis tiek pabeigts 10 minūtēs ar PVD, un ALD prasa 10 stundas.

Strukturālā pielāgošanās: plakana struktūra → CVD/PVD; 3D nanoholes → jābūt ALD.

Filmas neveiksmes sekas nevienmērīgs biezums:

Vārtu dielektriskā slāņa starpība ir 1 atoms → Tranzistora noplūdes palielinās simtkārtīgi.

Pārklāšanas defekts: dziļā cauruma sānu siena netiek pārklāta → Metāla vadītāja īssavienojums.