Çip Üretimi: İnce Film Prosesleri

İnce Film Proseslerine Temel Giriş Nedir?

Yarı iletken ince film biriktirme işlemi, modern mikroelektronik teknolojisinin önemli bir bileşenidir. Yarı iletken bir alt tabaka üzerine bir veya daha fazla ince malzeme katmanının biriktirilmesiyle karmaşık entegre devrelerin oluşturulmasını içerir. Bu ince filmler metaller, yalıtkanlar veya yarı iletken malzemeler olabilir ve her biri çipin çeşitli katmanlarında iletim, yalıtım ve koruma gibi farklı bir rol oynar. Bu ince filmlerin kalitesi çipin performansını, güvenilirliğini ve maliyetini doğrudan etkiler. Bu nedenle ince film biriktirme teknolojisinin geliştirilmesi yarı iletken endüstrisi için büyük önem taşımaktadır.

İnce Film Prosesleri Nasıl Sınıflandırılır?

Şu anda ana akım ince film biriktirme ekipmanı ve teknikleri şunları içerir:Fiziksel Buhar Birikimi (PVD), Kimyasal Buhar Birikimi (CVD) ve Atomik Katman Birikimi (ALD). Bu üç teknik, biriktirme ilkeleri, malzemeleri, uygulanabilir film katmanları ve süreçleri bakımından belirgin biçimde farklılık gösterir.

1. Fiziksel Buhar Birikimi (PVD)

Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD), malzemelerin buharlaşma veya püskürtme yoluyla buharlaştırıldığı ve daha sonra ince bir film oluşturmak üzere alt tabaka üzerinde yoğunlaştığı tamamen fiziksel bir işlemdir.

Vakumlu Buharlaştırma: Malzemeler yüksek vakum koşulları altında buharlaşana kadar ısıtılır ve alt tabaka üzerine biriktirilir.

Püskürtme: Gaz deşarjı tarafından üretilen gaz iyonları, hedef malzemeyi yüksek hızda bombardıman ederek, alt tabaka üzerinde bir film oluşturan atomları yerinden çıkarır.

İyon Kaplama: Buharlaşan malzemenin boşaltma alanında kısmen iyonize edildiği ve bir film oluşturmak üzere alt tabakaya çekildiği vakum buharlaştırma ve püskürtmenin avantajlarını birleştirir.

Özellikleri: PVD, kimyasal reaksiyonlar olmadan yalnızca fiziksel değişiklikleri içerir.

2. Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD)

Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD), altlık üzerinde katı ince filmler oluşturmak için gaz fazındaki kimyasal reaksiyonları içeren bir tekniktir.

Geleneksel CVD: Çeşitli dielektrik ve yarı iletken filmlerin biriktirilmesi için uygundur.

Plazmayla Geliştirilmiş CVD (PECVD): Düşük sıcaklıkta biriktirmeye uygun, reaksiyon aktivitesini arttırmak için plazmayı kullanır.

Yüksek Yoğunluklu Plazma CVD (HDPCVD): Eş zamanlı biriktirme ve aşındırmaya izin vererek mükemmel yüksek en boy oranlı boşluk doldurma özellikleri sunar.

Atmosfer Altı CVD (SACVD): Yüksek sıcaklıklarda oluşan yüksek derecede reaktif oksijen radikallerini kullanarak, yüksek basınç koşullarında mükemmel delik doldurma yetenekleri elde eder.

Metal-Organik CVD (MOCVD): GaN gibi yarı iletken malzemeler için uygundur.

Özellikleri: CVD, yüksek sıcaklık, yüksek basınç veya plazma koşulları altında nitritler, oksitler, oksinitrürler, karbürler ve polisilikon gibi katı filmler üreten silan, fosfin, boran, amonyak ve oksijen gibi gaz fazı reaktanlarını içerir.

3. Atomik Katman Birikimi (ALD)

Atomik Katman Biriktirme (ALD), iki veya daha fazla reaktanın alternatif darbeli girişini içeren ve hassas tek atomik katman biriktirmeyi sağlayan özel bir CVD tekniğidir.

Termal ALD (TALD): Ön maddenin adsorpsiyonu ve substrat üzerindeki sonraki kimyasal reaksiyonlar için termal enerji kullanır.

Plazmayla Geliştirilmiş ALD (PEALD): Reaksiyon aktivitesini arttırmak için plazmayı kullanır ve daha düşük sıcaklıklarda daha hızlı biriktirme oranlarına olanak tanır.

Özellikleri: ALD, hassas film kalınlığı kontrolü, mükemmel homojenlik ve tutarlılık sunarak derin hendek yapılarında film büyümesi için son derece uygundur.

Çiplerde Çeşitli İnce Film İşlemleri Nasıl Uygulanır?

Metal Katmanlar: PVD öncelikle alüminyum pedler, metal sert maskeler, bakır bariyer katmanları ve bakır tohum katmanları gibi ultra saf metal ve geçiş metali nitrür filmlerinin biriktirilmesi için kullanılır.

Al pad: PCB'ler için yapıştırma pedleri.

Metal Sert Maske: Genellikle fotolitografide kullanılan TiN.

Cu Bariyer Tabakası: Çoğunlukla TaN, Cu difüzyonunu engeller.

Cu Tohum Katmanı: Daha sonraki elektrokaplama için tohum katmanı olarak kullanılan saf Cu veya Cu alaşımı.

Dielektrik Katmanlar: CVD esas olarak farklı devre bileşenlerini izole eden ve paraziti azaltan nitrürler, oksitler, oksinitrürler, karbürler ve polisilikon gibi çeşitli yalıtım malzemelerinin biriktirilmesi için kullanılır.

Kapı Oksit Katmanı: Kapıyı ve kanalı izole eder.

Ara Katman Dielektrik: Farklı metal katmanları izole eder.

Bariyer Katmanları: PVD, metal difüzyonunu önlemek ve cihazları kirlenmeye karşı korumak için kullanılır.

Cu Bariyer Katmanı: Bakır difüzyonunu önleyerek cihaz performansını garanti eder.

Sert Maskeler: PVD, fotolitografide cihaz yapılarını tanımlamaya yardımcı olmak için kullanılır.

Metal Sert Maske: Genellikle TiN, desenleri tanımlamak için kullanılır.

Kendinden Hizalamalı Çift Desenleme (SADP): ALD, FinFET'lerdeki Fin yapılarının üretimine uygun, daha ince desenleme için aralayıcı katmanlar kullanır.

FinFET: Çekirdek desenlerin kenarlarında sert maskeler oluşturmak için aralayıcı katmanları kullanarak uzaysal frekans çoğaltımı sağlar.

High-K Metal Gate (HKMG): ALD, yüksek dielektrik sabiti malzemeleri ve metal geçitleri biriktirmek için kullanılır ve özellikle 28nm ve altındaki işlemlerde transistör performansını artırır.

Yüksek K Dielektrik Katmanı: HfO2 en yaygın seçimdir, ALD ise tercih edilen hazırlama yöntemidir.

Metal Kapı: Hf elemanlarının polisilikon kapılarla uyumsuzluğu nedeniyle geliştirilmiştir.

Diğer Uygulamalar: ALD aynı zamanda bakır ara bağlantılı difüzyon bariyer katmanlarında ve diğer teknolojilerde de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bakır Ara Bağlantı Difüzyon Bariyer Katmanı: Bakır difüzyonunu önleyerek cihazın performansını korur.

Yukarıdaki girişten PVD, CVD ve ALD'nin benzersiz özelliklere ve avantajlara sahip olduğunu ve yarı iletken üretiminde yeri doldurulamaz roller oynadığını gözlemleyebiliriz. PVD esas olarak metal film biriktirme için kullanılır, CVD çeşitli dielektrik ve yarı iletken film biriktirme için uygundur, ALD ise üstün kalınlık kontrolü ve adım kapsama yetenekleriyle gelişmiş işlemlerde öne çıkar. Bu teknolojilerin sürekli geliştirilmesi ve iyileştirilmesi, yarı iletken endüstrisinin ilerlemesi için sağlam bir temel sağlar.**

Semicorex olarak biz şu konuda uzmanız:CVD SiC/TaC kaplama bileşenleriYarı iletken imalatında uygulanan bu teknik hakkında herhangi bir sorunuz varsa veya ek ayrıntılara ihtiyacınız varsa lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.

İletişim telefonu: +86-13567891907

E-posta: sales@semicorex.com