Çip Üretiminde Ön Uç Süreci: İnce Film Biriktirme

Çip imalatında ön uç işlemi: İnce film çökümü

Entegre devreler birçok karmaşık ve rafine fabrika aşamasından oluşur, bunların arasında ince film atma en kritik teknolojilerden biridir.İnce film çöküntüsünün amacı, yarı iletken cihazlarda çok katmanlı yığınlar oluşturmak ve metal katmanları arasında yalıtım sağlamakÇoklu iletken metal katmanları ve dielektrik yalıtım katmanları wafer yüzeyinde sırayla yığılır.Bunlar daha sonra 3 boyutlu bir yapı oluşturmak için tekrarlanan kazım işlemleri ile seçici olarak çıkarılır.

İnce terim, tipik olarak geleneksel mekanik işleme ile üretilemeyen 1 mikron'dan daha az kalınlığa sahip filmleri ifade eder.Bu moleküler veya atomik filmlerin vafra yüzeyine yapıştırılması süreci pozlama olarak adlandırılır.

Temel prensibe bağlı olarak, ince film çökme teknikleri genellikle aşağıdaki kategorilere ayrılır:

• Kimyasal Buhar Depozisyonu (CVD)

• Fiziksel Buhar Depozisyonu (PVD)

• Atomik Katman Depozisyonu (ALD)

İnce film teknolojisi geliştikçe, wafer imalatının farklı aşamalarına hizmet etmek için çeşitli çökme sistemleri ortaya çıktı.

▌Fiziksel Buhar Depozisyonu (PVD)

PVD, hedef malzemenin (katı veya sıvı) atomlara veya moleküllere dönüştürülmesi veya kısmen iyonlaştırılması için fiziksel araçlar kullanan vakum tabanlı bir süreç grubunu ifade eder.ve onları alt basınçlı gaz veya plazma ile taşıyarak, fonksiyonel filmleri substratın üzerine depolarlar..

Genel olarak kullanılan PVD yöntemleri şunlardır:

• Buharlama çöküntüsü

• Sputter çökmesi

• Yay plazma çökmesi

• İyon kaplama

• Moleküler ışın epitaksi (MBE)

PVD aşağıdakilerle karakterize edilir:

• Yüksek film saflığı

• Sabit film kalitesi

• Daha düşük işleme sıcaklıkları

• Yüksek mevduat oranları

• Nispeten düşük üretim maliyeti

PVD esas olarak metal filmlerin deponi için kullanılır ve yalıtım filmleri için uygun değildir.Hedef yüzeye kinetik enerji aktarırlar., ancak çoğunlukla metal filmlerin deponi için kullanılan pozitif iyonlar yüzeyde birikir.Bu yük birikimi gelen iyonları geri püskürten ve sonunda püskürtme işlemini durduran bir elektrik alanı oluşturur..

● Vakum Buharlanması

Vakum ortamında, hedef malzeme ısıtılır ve buharlaşır. Atomlar veya moleküller yüzeyden buharlaşır ve altyapıya çökmek için vakum boyunca minimum çarpışma ile yolculuk ederler.Genel ısıtma yöntemleri şunlardır::

• Dirençli ısıtma

• Yüksek frekanslı indüksiyon

• Elektron ışını, lazer ışını veya iyon ışını bombardımanı

● Sputter Depozisyonu

Vakumda, yüksek enerjili parçacıklar (tipik olarak Ar + iyonları) hedef yüzeyi bombalar, atomların atılmasına ve altyapıya depolanmasına neden olur.

● İyon kaplama

İyon kaplama, kaplama malzemesini iyonlara ve yüksek enerjili nötr atomlara iyonlaştırmak için plazma kullanır.

▌Kimyasal Buhar Depozisyonu (CVD)

CVD, ince filmler biriktirmek için kimyasal reaksiyonları kullanır. Reaktan gazlar bir reaksiyon odasına sokulur ve ısı, plazma veya ışık kullanarak aktive edilir.Bu gazlar kimyasal olarak tepki göstererek substrat üzerinde istenen katı filmi oluşturur., yan ürünler odadan atılırken.

CVD, koşullara bağlı olarak birçok varyant içerir:

• Atmosfer Basıncı CVD (APCVD)

• Düşük basınçlı CVD (LPCVD)

• Plazma Geliştirilmiş CVD (PECVD)

• Yüksek yoğunluklu PECVD (HDPECVD)

• Metal-organik CVD (MOCVD)

• Atomik Katman Depozisyonu (ALD)

CVD filmleri genellikle aşağıdakileri gösterir:

• Yüksek saflık

• Üstün performans
  Çip üretiminde metal, dielektrik ve yarı iletken filmler üretmek için ana akım yöntemdir.

● APCVD

Atmosferik basınçta ve 400-800 °C'de yapılır, film üretimi için kullanılır:

• Tek kristal silikon

• Polikristalin silikon

• Silikon dioksit (SiO2)

• Doped SiO2

● LPCVD

> 90nm süreçlerde, üretmek için uygulanır:

• SiO2, PSG/BPSG

• Silikon nitrit (Si3N4)

• Polisilikon

● PECVD

Dielektrik ve yarı iletken malzemeleri depolamak için 28 ′90 nm düğümlerde yaygın olarak kullanılır.
Avantajları:

• Daha düşük çökme sıcaklıkları

• Daha yüksek film yoğunluğu ve saflığı

• Hızlı depolama oranları
  PECVD sistemleri, APCVD ve LPCVD'ye kıyasla fabrikalarda en yaygın kullanılan ince film araçları haline geldi.

▌Atomik Katman Depozisyonu (ALD)

ALD, kendi kendini sınırlayan yüzey reaksiyonları yoluyla bir seferde bir atom tabakası yatırarak ultra ince film büyümesini sağlayan özel bir CVD türüdür.

Geleneksel CVD'den farklı olarak, ALD öncül darbeleri değiştirir. Her katman daha önce birikmiş katmanla sıralı bir yüzey reaksiyonu ile oluşur.

• Atomik ölçekli kalınlık kontrolü

• Uygunluk kapsamı

• Çubuk deliksiz filmler

ALD aşağıdakilerin ifadesini destekler:

• Metaller

• Oksitler

• Karbidler, nitritler, sülfidler, silikitler

• Yarı iletkenler ve süper iletkenler

Entegrasyon yoğunluğu arttıkça ve cihaz boyutları küçüldükçe, yüksek k dielektrikler transistör kapılarında SiO2'yi değiştiriyor.ALD'nin mükemmel adım kapsamı ve hassas kalınlık kontrolü, gelişmiş cihaz üretimi için ideal hale getiriyor ve giderek daha ileri çip üretiminde kullanılıyor.

▌Depozisyon Teknolojilerinin Karşılaştırılması

●Film Depozisyon Performansı

(Burada uyumluluk, kalınlık kontrolü, basamak kapsamı vb. karşılaştırmalı bir tablo ekleyebilirsiniz.)

● Teknolojiler ve Uygulamalar

(PVD vs CVD vs ALD kullanım durumlarını gösteren tablo ekleyin)

● Ekipman ve yetenekler

(Depolama oranlarını, sıcaklıkları, tekdüzeliği, maliyetleri karşılaştıran tablo ekleyin)

Sonuçlar

İnce film çökme teknolojilerinin gelişmesi, yarı iletken endüstrisinin gelişmesi için gereklidir.Entegre devre üretiminde daha fazla inovasyon ve iyileştirme sağlayan.