Processo Front-End nella Produzione di Chip: Deposizione di Film Sottili

Processo front-end nella produzione di chip: deposizione di film sottile

I circuiti integrati sono composti da molte fasi di fabbricazione complesse e raffinate, tra le quali la deposizione di film sottili è una delle tecnologie più critiche.Lo scopo della deposizione di film sottili è quello di costruire pile multistrato in dispositivi semiconduttori e garantire l'isolamento tra gli strati di metalloSulla superficie del wafer vengono alternatamente impilati più strati di metallo conduttivo e strati di isolamento dielettrico.Questi vengono poi rimossi selettivamente attraverso ripetuti processi di incisione per formare una struttura 3D.

Il termine sottile si riferisce in genere a pellicole con uno spessore inferiore a 1 micron, che non possono essere prodotte con lavorazione meccanica convenzionale.Il processo di attaccamento di queste pellicole molecolari o atomiche sulla superficie del wafer è chiamato deposizione.

A seconda del principio di base, le tecniche di deposizione a film sottile sono generalmente classificate in:

• Deposizione chimica a vapore (CVD)

• Deposito fisico di vapore (PVD)

• Deposito dello strato atomico (ALD)

Man mano che la tecnologia del film sottile si è evoluta, sono emersi vari sistemi di deposizione per servire diversi passaggi della fabbricazione dei wafer.

▌Deposito fisico di vapore (PVD)

PVD si riferisce a un gruppo di processi basati sul vuoto che utilizzano mezzi fisici per vaporizzare il materiale bersaglio (solido o liquido) in atomi o molecole, o ionizzarli parzialmente,e trasportarli attraverso gas o plasma a bassa pressione per depositare film funzionali sul substrato.

I metodi PVD più comuni sono:

• Deposito di evaporazione

• Deposito da sputter

• Deposito di plasma ad arco

• Cloruro di sodio

• Epitassi del fascio molecolare (MBE)

La PVD è caratterizzata da:

• Alta purezza del film

• Qualità della pellicola stabile

• Temperature di lavorazione più basse

• Alti tassi di deposito

• Relativamente bassi costi di produzione

Il PVD è utilizzato principalmente per depositare pellicole metalliche, e non adatto per pellicole isolanti.Trasferiscono energia cinetica alla superficie bersaglio, ma gli ioni positivi utilizzati principalmente per depositare le pellicole metalliche si accumulano sulla superficie.Questo accumulo di carica genera un campo elettrico che respinge gli ioni in entrata e alla fine interrompe il processo di sputtering.

● Evaporazione del vuoto

In un ambiente a vuoto, il materiale bersaglio viene riscaldato e evaporato.I metodi di riscaldamento più comuni sono::

• Riscaldamento a resistenza

• Induzione ad alta frequenza

• Bombardamento da raggi elettronici, laser o ioni

● Deposito di sputter

Nel vuoto, particelle ad alta energia (in genere ioni Ar +) bombardano la superficie bersaglio, causando l'espulsione di atomi e il loro deposito sul substrato.

● Rivestimento ionico

Il rivestimento ionico utilizza il plasma per ionizzare il materiale di rivestimento in ioni e atomi neutri ad alta energia.

▌Deposizione chimica a vapore (CVD)

La CVD utilizza reazioni chimiche per depositare film sottili.Questi gas reagiscono chimicamente per formare il film solido desiderato sul substrato, mentre i sottoprodotti vengono espulsi dalla camera.

La malattia cardiovascolare comprende molte varianti a seconda delle condizioni:

• CVD a pressione atmosferica (APCVD)

• CVD a bassa pressione (LPCVD)

• CVD potenziata dal plasma (PECVD)

• PECVD ad alta densità (HDPECVD)

• CVD metallico-organico (MOCVD)

• Deposito dello strato atomico (ALD)

I film CVD presentano generalmente:

• Alta purezza

• Prestazioni superiori
  È il metodo principale per la fabbricazione di film di metallo, dielettrici e semiconduttori nella produzione di chip.

● APCVD

Prodotto a pressione atmosferica e a 400°C, utilizzato per la produzione di pellicole quali:

• Silicio monocristallino

• Silicio policristallino

• Biossido di silicio (SiO2)

• SiO2 dopato

● LPCVD

Applicato in processi > 90 nm per la produzione di:

• SiO2, PSG/BPSG

• Nitruro di silicio (Si3N4)

• di polietilene

● PECVD

Ampiamente utilizzati nei nodi di 28 ̊90 nm per depositare materiali dielettrici e semiconduttori.
Vantaggi:

• Temperature di deposizione più basse

• Maggiore densità e purezza della pellicola

• Tassi di deposito più rapidi
  I sistemi PECVD sono diventati gli strumenti a film sottile più utilizzati nelle fabbriche rispetto agli APCVD e LPCVD.

▌Deposito dello strato atomico (ALD)

L'ALD è un tipo speciale di CVD che consente la crescita di film ultra-sottili depositando uno strato atomico alla volta attraverso reazioni superficiali autolimitanti.

A differenza della CVD convenzionale, l'ALD alterna gli impulsi precursori.

• Controllo dello spessore su scala atomica

• Copertura conforme

• Film senza fori

L'ALD supporta la deposizione di:

• Metalli

• Ossidi

• Carburi, nitruri, solfuri, silicuri

• altri apparecchi per la trasmissione di energia elettrica

Man mano che la densità di integrazione aumenta e le dimensioni dei dispositivi si riducono, i dielettrici ad alto k sostituiscono il SiO2 nei cancelli dei transistor.L'eccellente copertura del passo e il controllo preciso dello spessore dell'ALD lo rendono ideale per la fabbricazione di dispositivi avanzati ed è sempre più adottato nella produzione di chip all'avanguardia.

▌Confronto delle tecnologie di deposizione

●Performance di deposizione del film

(Qui è possibile inserire una tabella comparativa di conformità, controllo dello spessore, copertura dei gradini, ecc.)

● Tecnologie e applicazioni

(Inserire la tabella che mostra i casi d'uso PVD vs CVD vs ALD)

● Attrezzature e capacità

(Inserire la tabella che confronta i tassi di deposizione, le temperature, l'uniformità, i costi)

Conclusioni

Il progresso delle tecnologie di deposizione di film sottili è essenziale per il continuo sviluppo dell'industria dei semiconduttori.consentire ulteriori innovazioni e perfezionamenti nella produzione di circuiti integrati.