칩 제조의 프론트 엔드 공정: 박막 증착

칩 제조의 프론트 엔드 프로세스: 얇은 필름 퇴적

통합 회로는 많은 복잡하고 세련된 제조 단계로 구성되어 있으며, 그 중에서도 얇은 필름 퇴적은 가장 중요한 기술 중 하나입니다.얇은 필름 퇴적의 목적은 반도체 장치에 다층 스택을 구축하고 금속 층 사이의 단열을 보장하는 것입니다.여러 개의 전도성 금속 층과 다이 일렉트릭 단열 층이 웨이퍼 표면에 대차로 쌓여 있습니다.그 다음 3차원 구조를 형성하기 위해 반복적인 발각 과정을 통해 선택적으로 제거됩니다..

얇은 용어는 일반적으로 1 미크론 이하의 두께를 가진 필름을 가리키며, 기존 기계 가공으로 생산할 수 없습니다.이 분자 또는 원자 필름들을 웨이퍼 표면에 붙이는 과정은 퇴적이라고 불립니다..

기본 원리에 따라 얇은 필름 퇴적 기술은 일반적으로 다음과 같이 분류됩니다.

• 화학 증기 퇴적 (CVD)

• 물리적 증기 퇴적 (PVD)

• 원자층 퇴적 (ALD)

얇은 필름 기술이 발전함에 따라 다양한 퇴적 시스템이 웨이퍼 제조의 다양한 단계를 위해 등장했습니다.

▌물리적 증기 퇴적 (PVD)

PVD는 표적 물질 (고체 또는 액체) 을 원자 또는 분자로 증발시키거나 부분적으로 이온화하기 위해 물리적인 방법을 사용하는 진공 기반 프로세스의 그룹을 의미합니다.그리고 저압 가스나 플라즈마를 통해 운반하여 기판에 기능적인 필름을 저장합니다..

일반적인 PVD 방법은 다음과 같습니다.

• 증발 퇴적

• 스프터 퇴적

• 아크 플라즈마 퇴적

• 이온 접착

• 분자 빔 (Molecular beam epitaxy, MBE)

PVD는 다음과 같은 특징이 있습니다.

• 높은 필름 순도

• 안정적인 필름 품질

• 낮은 처리 온도

• 높은 예금율

• 상대적으로 낮은 제조비용

PVD는 주로 금속 필름을 저장하는 데 사용되며 절연 필름에 적합하지 않습니다. 이유는 양성 이온이 절연 표적을 폭격 할 때그들은 목표 표면에 운동 에너지를 전달합니다.하지만 주로 금속 필름을 퇴적하는데 사용되는 양성 이온은 표면에 축적됩니다.이 전하의 축적은 들어오는 이온을 물리치고 결국 스프터링 과정을 멈추게 하는 전기장을 생성합니다..

● 진공 증발

진공 환경에서는 표적 물질을 가열하고 증발시킵니다. 원자 또는 분자는 표면에서 증발하고 최소 충돌로 진공을 통해 이동하여 기판에 퇴적합니다.일반적인 난방 방법은:

• 저항 난방

• 고주파 인덕션

• 전자선, 레이저선, 이온선 폭격

● 스프터 퇴적

진공 상태에서는 고에너지 입자 (일반적으로 Ar+ 이온) 가 표적 표면을 폭격하여 원자가 추출되고 기판에 퇴적되도록합니다.

● 이온 접착

이온 접착은 플라즈마를 사용하여 코팅 물질을 이온과 고에너지 중립 원자로 이온화합니다. 기질에 부정적인 편차가 적용되어 이온이 퇴적하여 얇은 필름을 형성하도록 유치합니다.

▌화학 증기 퇴적 (CVD)

CVD는 희미한 필름을 저장하기 위해 화학 반응을 이용한다. 반응 기체는 반응 챔버에 삽입되어 열, 플라스마 또는 빛을 사용하여 활성화된다.이 기체들은 화학적으로 반응하여 기판에 원하는 고체 필름을 형성합니다.부산물은 방에서 배출됩니다.

CVD는 여러 가지 변형이 있습니다.

• 대기압 CVD (APCVD)

• 저압 CVD (LPCVD)

• 플라즈마 증강 CVD (PECVD)

• 고밀도 PECVD (HDPECVD)

• 금속 유기 CVD (MOCVD)

• 원자층 퇴적 (ALD)

CVD 필름은 일반적으로 다음과 같습니다.

• 고순도

• 우수한 성능
  그것은 칩 제조에서 금속, 다이 일렉트릭 및 반도체 필름을 제조하는 주류 방법입니다.

● APCVD

대기압과 400~800 °C에서 수행되며, 다음과 같은 필름을 생산하는 데 사용됩니다.

• 단 결정적 실리콘

• 폴리 크리스탈린 실리콘

• 실리콘 이산화 (SiO2)

• 도핑된 SiO2

● LPCVD

가공 용품:

• SiO2, PSG/BPSG

• 실리콘 나이트라이드 (Si3N4)

• 폴리실리콘

● PECVD

광전체 및 반도체 재료를 저장하기 위해 28~90nm 노드에서 널리 사용됩니다.
장점:

• 낮은 퇴적 온도

• 더 높은 필름 밀도 및 순도

• 더 빠른 예금율
  PECVD 시스템은 APCVD와 LPCVD에 비해 공장에서 가장 널리 사용되는 얇은 필름 도구가되었습니다.

▌원자층 퇴적 (ALD)

ALD는 자기 제한 표면 반응을 통해 한 번에 한 개의 원자 층을 퇴적함으로써 초밀막 성장을 가능하게하는 특별한 유형의 CVD입니다.

기존의 CVD와 달리, ALD는 선행자 펄스를 번갈아냅니다. 각 층은 이전에 퇴적된 층과 연속적인 표면 반응으로 형성됩니다. 이것은:

• 원자 규모 두께 조절

• 컨퍼먼스 커버리

• 핑홀이 없는 필름

ALD는 다음과 같은 증명을 지원합니다.

• 금속

• 산화물

• 탄화물, 나이트라이드, 황화물, 실리시드

• 반도체 및 초전도체

통합 밀도가 증가하고 장치 크기가 줄어들면서, 높은 k 다이전트릭은 트랜지스터 게이트에서 SiO2를 대체하고 있습니다.ALD의 우수한 단계 커버 및 정밀한 두께 조절은 첨단 장치 제조에 이상적입니다..

▌퇴적 기술 비교

●필름 퇴적 성능

(여기에 적합성, 두께 제어, 단계 커버리지 등을 비교 테이블을 삽입 할 수 있습니다.)

● 기술 과 응용

(PVD 대 CVD 대 ALD 사용 사례를 보여주는 테이블을 삽입합니다.)

● 장비 와 능력

(퇴적율, 온도, 균일성, 비용을 비교하는 테이블을 삽입하십시오.)

결론

얇은 필름 퇴적 기술의 발전은 반도체 산업의 지속적인 발전에 필수적입니다.통합 회로 제조의 추가 혁신과 정제.