Fabricació de xips: deposició de pel·lícules primes

En el món microscòpic dels xips, els transistors han d’estar aïllats i els cables metàl·lics han de ser connectats per capes conductores: aquests nanòmetres gruixos (1 nanòmetre=film de metre) són com un pinzell que "atrau circuits" per a xips. Les tres tecnologies bàsiques de deposició de pel·lícules primes en la fabricació de semiconductors: ALD, CVD, PVD, cadascuna té un paper insubstituïble.

Comparació de les tres grans tecnologies

Característic	Deposició de capa atòmica (ALD)	Deposició de vapor químic (CVD)	Deposició de vapor físic (PVD)
Taxa de deposició	Extremadament lent (1-10 nm/minuts)	Mitjà (10-100 nm/minuts)	Extremadament ràpid (100 nm-1 μm/minuts)
Capacitats de cobertura	Conformal perfecte (cobertura 100% de trinxeres profundes)	Mitjà conformal (depenent de la transmissió de gas)	Cobertura de línia recta (abric de superfície
Materials aplicables:	Òxids/nitrurs/òxids metàl·lics/metalls	Òxid/nitrur/compostos metàl·lics	Oxids parcials de metall/aliatge
Procés la temperatura	Temperatura àmplia (50-400 graus)	Temperatura alta (300-1000 graus)	Temperatura baixa (temperatura ambient -500 graus)
Principi de deposició	Creixement de la capa atòmica auto-limitant (capa apilada per capa com una paret)	Deposició de reaccions químiques en fase gas (per exemple, gas "neu")	Sputtering/evaporació física (com la pintura)
Direccionalitat	Isotropia (cobertura uniforme en totes les direccions)	Isotròpic (el gas pot penetrar en fissures)	Direcció recta (polvoritzador només a la zona de vista directa)

ALD: Dispositius de precisió

Avantatge: recobriment uniforme a escala atòmica a la superfície de les estructures 3D (per exemple, aletes FINFET).

Aplicacions típiques: capa dielèctrica de la porta alta per a xips inferiors a 7 nm, capa d’aïllament capacitiu per a xips de memòria. Cost: velocitat lenta i elevat cost.

2. CVD: pel·lícules a gran escala

Avantatges: deposició eficient de compostos complexos (per exemple, aïllament de sílice, capa de passivació de nitrur de silici).

Direcció d’innovació: CVD millorat per plasma (PECVD) redueix la temperatura i redueix els danys a la capa inferior.

PVD: interconnexió metàl·lica

Avantatges: deposició ràpida de cables de coure/alumini, barreres de titani/tàntal.

Flasse fatal: no es pot cobrir profundament a través de parets laterals → requereix utilitzar amb ALD/CVD.

0021-02395 Rev.B Inserir anell, alumini DXZ SACVD

Repte d’enginyeria: quan l’estructura del xip té una proporció de profunditat de 40: 1 (equivalent a un diàmetre de cap de cap d’1 metre i una profunditat de 40 metres), només ALD pot cobrir completament la paret del pou!

0010-37264 CHAMBER CHAMBER MULTI SLOT ASS'Y

Per què necessiteu tres tecnologies?

Requisits de precisió: el gruix de la capa dielèctrica de la porta del transistor ≈ 12 àtoms, que no es pot controlar sense ALD.

Balanç d'eficiència: la capa del conductor de metall es completa en 10 minuts amb PVD i ALD triga 10 hores.

Adaptació estructural: Estructura plana → CVD/PVD; Nanoholes 3D → Han de ser ald.

Conseqüències del fracàs del film desigual gruix:

La diferència de capa dielèctrica de la porta és 1 àtom → La fuga del transistor augmenta un centenar.

Defecte de cobertura: el forat profund no està cobert → curtcircuit del conductor metàl·lic.