Sản xuất chip: lắng đọng phim mỏng

Trong thế giới siêu nhỏ của chip, các bóng bán dẫn cần được cách nhiệt và dây kim loại cần được kết nối bằng các lớp dẫn điện - độ dày nanomet này (1 nanomet=một phần trăm của một mét) giống như một bàn chải "vẽ mạch" cho các chip. Các công nghệ lắng đọng màng mỏng ba lõi trong sản xuất chất bán dẫn: ALD, CVD, PVD, mỗi công việc đóng một vai trò không thể thay thế.

So sánh ba công nghệ chính

Đặc tính	Lắng đọng lớp nguyên tử (ALD)	Lắng đọng hơi hóa học (CVD)	Lắng đọng hơi vật lý (PVD)
Tỷ lệ lắng đọng	Cực kỳ chậm (1-10nm/phút)	Trung bình (10-100nm/phút)	Cực kỳ nhanh (100nm-1 m/phút)
Khả năng bảo hiểm	Hoàn hảo phù hợp (bảo hiểm 100% của các rãnh sâu)	Phù hợp trung bình (phụ thuộc vào truyền khí)	Độ che phủ đường thẳng (lớp phủ bề mặt
Vật liệu áp dụng:	Oxit/nitrid/oxit kim loại/kim loại	Oxit/nitride/hợp chất kim loại	Kim loại/hợp kim một phần oxit
Nhiệt độ xử lý	Nhiệt độ rộng (50-400 độ)	Nhiệt độ cao (300-1000 độ)	Nhiệt độ thấp (nhiệt độ phòng -500 độ)
Nguyên tắc lắng đọng	Tăng trưởng lớp nguyên tử tự giới hạn (Lớp xếp chồng lên từng lớp như tường)	Sự lắng đọng của các phản ứng hóa học pha khí (ví dụ: khí "tuyết")	Thuốc phun/bay hơi vật lý (như vẽ)
Định hướng	Đẳng hướng (bảo hiểm đồng đều theo mọi hướng)	Đẳng hướng (khí có thể thâm nhập vào các kẽ hở)	Hướng thẳng (chỉ phun vào khu vực xem trực tiếp)

ALD: Thiết bị chính xác

Ưu điểm: Lớp phủ đồng nhất quy mô nguyên tử trên bề mặt của cấu trúc 3D (ví dụ FinFET vây).

Các ứng dụng điển hình: Lớp điện môi Cổng K cao cho các chip dưới 7nm, lớp cách nhiệt điện dung cho chip bộ nhớ. Chi phí: Tốc độ chậm và chi phí cao.

2. CVD: Phim quy mô lớn

Ưu điểm: Sự lắng đọng hiệu quả của các hợp chất phức tạp (ví dụ cách điện silica, lớp thụ động silicon nitride).

Hướng đổi mới: CVD tăng cường huyết tương (PECVD) làm giảm nhiệt độ và giảm thiệt hại cho lớp dưới cùng.

PVD: Kết nối kim loại

Ưu điểm: Sự lắng đọng nhanh chóng của dây đồng/nhôm, hàng rào titan/tantalum.

Lỗ hổng gây tử vong: Không thể bao phủ sâu qua các bên → Yêu cầu sử dụng với ALD/CVD.

0021-02395 REV.B Chèn vòng, nhôm DXZ SACVD

Thử thách kỹ thuật: Khi cấu trúc chip có tỷ lệ độ sâu trên chiều rộng là 40: 1 (tương đương với đường kính đầu giếng 1 mét và độ sâu 40 mét), chỉ ALD hoàn toàn có thể bao phủ bức tường giếng khoan!

0010-37264 Buồng cooldown nhiều khe cắm Ass'y

Tại sao bạn cần ba công nghệ?

Yêu cầu độ chính xác: Độ dày của lớp điện môi cổng bóng bán dẫn ≈ 12 nguyên tử, không thể kiểm soát được nếu không ALD.

Cân bằng hiệu quả: Lớp dây dẫn kim loại được hoàn thành trong 10 phút với PVD và ALD mất 10 giờ.

Khả năng thích ứng cấu trúc: Cấu trúc phẳng → CVD/PVD; Nanoholes 3d → phải là ALD.

Hậu quả của sự thất bại trong phim độ dày không đồng đều:

Sự khác biệt của lớp điện môi là 1 nguyên tử → rò rỉ bóng bán dẫn tăng gấp trăm lần.

Khiếm khuyết bao gồm: Bên cạnh lỗ sâu không được bao phủ → Dây dẫn kim loại.