Κατασκευή τσιπ: εναπόθεση λεπτού φιλμ

Στον μικροσκοπικό κόσμο των τσιπ, τα τρανζίστορ πρέπει να είναι μονωμένα και τα μεταλλικά καλώδια πρέπει να συνδεθούν με αγώγιμα στρώματα - αυτά τα νανομετρικά πάχος (1 nanometer=δισεκατομμυρίων μεμβράνης ενός μέτρου) είναι σαν ένα πινέλο που "τραβά κυκλώματα" για τσιπς. Οι τρεις τεχνολογίες εναπόθεσης λεπτών ταινιών πυρήνα στην κατασκευή ημιαγωγών: ALD, CVD, PVD, κάθε ένα παίζει αναντικατάστατο ρόλο.

Σύγκριση των τριών μεγάλων τεχνολογιών

Χαρακτηριστικός	Ατομική εναπόθεση στρώματος (ALD)	Χημική εναπόθεση ατμών (CVD)	Φυσική εναπόθεση ατμών (PVD)
Ποσοστό εναπόθεσης	Εξαιρετικά αργή (1-10 nm/λεπτά)	Μεσαίο (10-100 nm/λεπτά)	Εξαιρετικά γρήγορο (100 nm-1 μm/λεπτά)
Δυνατότητες κάλυψης	Τέλεια συμμόρφωση (100% κάλυψη βαθιών τάφρων)	Μεσαία συμμόρφωση (εξαρτώμενη από τη μετάδοση αερίου)	Κάλυψη ευθείας γραμμής (επιφάνεια επιφάνειας
Ισχύοντα υλικά:	Οξείδια/νιτρίδια/μεταλλικά οξείδια/μέταλλα	Οξείδιο/νιτρίδιο/μεταλλικές ενώσεις	Οξείδια μετάλλων/κράματος
Θερμοκρασία επεξεργασίας	Ευρεία θερμοκρασία (50-400 βαθμοί)	Υψηλή θερμοκρασία (300-1000 βαθμοί)	Χαμηλή θερμοκρασία (θερμοκρασία δωματίου -500 βαθμούς)
Αρχή εναπόθεσης	Αυτο-περιορισμένη ανάπτυξη ατομικών στρωμάτων (στοιβαγμένο στρώμα με στρώμα σαν τοίχος)	Απόθεση χημικών αντιδράσεων φάσης αερίου (π.χ., αέριο "χιόνι")	Φυσική ψεκασμό/εξάτμιση (όπως ζωγραφική)
Κατευθυντικότητα	Ισοτροπία (ομοιόμορφη κάλυψη προς όλες τις κατευθύνσεις)	Ισοτροπικό (το αέριο μπορεί να διεισδύσει σε ρωγμές)	Ευθεία κατεύθυνση (ψεκάστε μόνο στην περιοχή άμεσης προβολής)

ALD: Συσκευές ακριβείας

Πλεονέκτημα: Ενιαία επίστρωση ατομικής κλίμακας στην επιφάνεια των 3D δομών (π.χ. Finfet Fins).

Τυπικές εφαρμογές: διηλεκτρικό στρώμα πύλης υψηλής K για μάρκες κάτω από 7nm, χωρητικό στρώμα μόνωσης για μάρκες μνήμης. Κόστος: αργή ταχύτητα και υψηλό κόστος.

2. CVD: ταινίες μεγάλης κλίμακας

Πλεονεκτήματα: Αποτελεσματική εναπόθεση σύνθετων ενώσεων (π.χ. μόνωση πυριτίου, στρώμα παθητικοποίησης νιτριδίου πυριτίου).

Κατεύθυνση καινοτομίας: Η ενισχυμένη με το πλάσμα CVD (PECVD) μειώνει τη θερμοκρασία και μειώνει τη ζημιά στο κάτω στρώμα.

PVD: μεταλλική διασύνδεση

Πλεονεκτήματα: Ταχεία εναπόθεση καλωδίων χαλκού/αλουμινίου, φραγμών τιτανίου/ταντάλου.

Fatal Flaw: Δεν είναι δυνατή η κάλυψη βαθιά μέσω πλευρικών τοιχωμάτων → απαιτεί χρήση με ALD/CVD.

0021-02395 Rev.B Εισαγωγή δακτυλίου, αλουμινίου DXZ SACVD

Engineering Challenge: Όταν η δομή τσιπ έχει αναλογία βάθους προς πλάτος 40: 1 (ισοδύναμη με διάμετρο φρεατίου 1 μέτρου και βάθος 40 μέτρων), μόνο η ALD μπορεί να καλύψει πλήρως τον τοίχο φρεατίου!

0010-37264 Cooldown Chamber multi slot ass'y

Γιατί χρειάζεστε τρεις τεχνολογίες;

Απαιτήσεις ακρίβειας: Το πάχος του διηλεκτρικού στρώματος πύλης τρανζίστορ ≈ 12 άτομα, τα οποία δεν είναι ελεγχόμενα χωρίς ALD.

Ισορροπία απόδοσης: Το στρώμα μεταλλικού αγωγού ολοκληρώνεται σε 10 λεπτά με PVD και η ALD διαρκεί 10 ώρες.

Δομική προσαρμοστικότητα: επίπεδη δομή → CVD/PVD. 3D NanoHoles → Πρέπει να είναι ALD.

Συνέπειες της αποτυχίας της ταινίας Ανωτέρου πάχος:

Η διαφορά πύλης διηλεκτρικού στρώματος είναι 1 Atom → Η διαρροή τρανζίστορ αυξάνεται κατά εκατό φορές.

Ελάττωμα καλύμματος: Το πλευρικό τοίχωμα βαθιάς οπής δεν καλύπτεται → βραχυκύκλωμα του αγωγού μεταλλικού αγωγού.