Lắng đọng rào cản trong sản xuất chip

Tại sao bạn cần một lớp rào cản?

Trong quá trình kết nối đồng của chip, các nguyên tử đồng rất dễ bị khuếch tán đến môi trường cách điện xung quanh (như vật liệu SiO₂ hoặc Low-K), dẫn đến sự cố ngắn hoặc rò rỉ. Để ngăn chặn sự khuếch tán này, một lớp hàng rào nano phải được lắng đọng giữa đồng và môi trường. Tantalum nitride (TAN) đã trở thành lựa chọn chính do tính nhỏ gọn, khả năng chống khuếch tán và độ dẫn điện cao. Tuy nhiên, khi quá trình chuyển sang phụ -28 nm, tính đồng nhất và độ bao phủ của lớp rào cản phải đối mặt với những thách thức đáng kể.

 

Công nghệ lắng đọng hơi vật lý (PVD):

Ở các nút 22nm và 14nm, PVD vẫn là công nghệ cốt lõi của sự lắng đọng lớp rào cản, với những lợi thế và đổi mới sau đây:

PVD pvd kim loại bị ion hóa

The tantalum target is bombarded with high-energy ions, and the tantalum atoms are sputtered out and reacted with nitrogen to form TaN films. Re-sputter process. After the TaN is deposited, the surface of the film is bombarded with argon ions to redistribute the TaN at the bottom to the sidewall, significantly improving the through-hole coverage of the aspect ratio >5: 1 (ví dụ, mức tăng 40% trong phạm vi bảo hiểm bên hông tại nút 32nm).

Quy trình lợi thế
Tốc độ lắng đọng của màng mỏng tan (2-5 nm) có thể đạt 10nm\/phút, phù hợp để sản xuất hàng loạt. Không có tiền thân dựa trên carbon để tránh các vấn đề dư lượng carbon trong quá trình ALD; Thiết bị trưởng thành và chi phí của một quy trình duy nhất thấp hơn 30% so với ALD.

Lbắt chước

Độ che phủ dưới cùng của lỗ sâu là không đủ, và nó cần được kết hợp với độ sạch của Sputter để loại bỏ các chất gây ô nhiễm còn lại; Ở độ cao dưới 10nm, tốc độ bảo hiểm của PVD (<50%) is difficult to meet the demand.

0040-02544 phần thân trên, kim loại DPS

Lắng đọng lớp nguyên tử (ALD)
Mặc dù ALD về mặt lý thuyết là chính xác ở cấp độ nguyên tử, nhưng nó vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức trong các ứng dụng thực tế:

Xử lý tắc nghẽn ở Ald Tan

Ô nhiễm tiền thân: Khi sử dụng nguồn tantalum hữu cơ (ví dụ: TA (NME₂)) và amoniac (NH₃), dư lượng carbon dẫn đến tăng điện trở màng (cao hơn 3 lần so với PVD tan); Hiệu ứng cản trở không gian: Trong các cấu trúc có tỷ lệ khung hình> 1 0: 1, các phân tử tiền thân không thể khuếch tán một cách hiệu quả đến đáy, dẫn đến sự gián đoạn của màng. Tỷ lệ lắng đọng thấp: ALD chỉ phát triển 0,1nm trong một chu kỳ và phải mất 50 chu kỳ để gửi màng 5nm, dài hơn 10 lần so với PVD.

Lợi ích tiềm năng và các ứng dụng trong tương lai
ALD cho phép điều khiển độ dày của ± 0. 2nm trên thành bên của 3D finfets; Khi độ rộng đường dây thu nhỏ xuống 5nm, ALD có thể là công nghệ duy nhất đáp ứng các yêu cầu bảo hiểm.

0040-09094 Chamber 200mm

Phân tích các luồng quy trình chính (lấy cấu trúc Damascus đôi 28nm làm ví dụ)

Hóa chất sạch sẽ
Mục đích: Để loại bỏ dư lượng oxit đồng và khắc từ VIAS.

Phương pháp: Giải pháp hỗn hợp axit nitric\/hydrofluoric (HNO₃\/HF) bị ăn mòn, sau đó nướng ở 200 độ để loại bỏ độ ẩm.

Làm sạch sạch
Các thông số: bắn phá ion argon mềm (năng lượng <50 eV) để loại bỏ các chất gây ô nhiễm còn lại ở phía dưới và cải thiện độ bám dính tan.

Sự lắng đọng của làn da rám nắng và phản đối
Sự lắng đọng PVD: Một lớp tan 2nm được lắng đọng, sau đó là phản ứng ion argon, phân phối lại làn da rám nắng dưới cho các bên (từ 60% đến 85% bảo hiểm).

Lắng đọng lớp tantalum (TA)
Chức năng: Hoạt động như một lớp bám dính cho lớp hạt đồng với độ dày 1-2 nm để ngăn đồng không bị bong tróc.

(Hạt giống CU)Lắng đọng
Quá trình: PVD lắng đọng một lớp đồng 300nm để cung cấp chất nền dẫn điện để làm đầy đồng mạ điện tiếp theo.