Chip üretiminde bariyer birikimi

Neden bir bariyer katmanına ihtiyacınız var?

Cipslerin bakır ara bağlantı işleminde, bakır atomları, bir kısa devre veya sızıntı arızasına neden olan çevredeki yalıtım ortamına (SIO₂ veya düşük Kalılar gibi) difüzyona karşı oldukça hassastır. Bu difüzyonu durdurmak için bakır ve ortam arasında bir nano ölçekli bariyer tabakası bırakılmalıdır. Tantal Nitrür (Tan), yüksek kompaktlığı, anti-difüzyon yeteneği ve elektrik iletkenliği nedeniyle ana seçim haline geldi. Bununla birlikte, süreç -28 nm'ye geçtikçe, bariyer tabakasının tekdüzeliği ve kapsamı önemli zorluklarla karşı karşıyadır.

 

Fiziksel buhar birikimi (PVD) teknolojisi:

22 nm ve 14 nm düğümde PVD, aşağıdaki avantajlar ve yeniliklerle hala bariyer tabakası birikiminin temel teknolojisidir:

İyonize metal plazma pvd

The tantalum target is bombarded with high-energy ions, and the tantalum atoms are sputtered out and reacted with nitrogen to form TaN films. Re-sputter process. After the TaN is deposited, the surface of the film is bombarded with argon ions to redistribute the TaN at the bottom to the sidewall, significantly improving the through-hole coverage of the aspect ratio >5: 1 (örneğin, 32 nm düğümde yan duvar kapsama alanında% 40 artış).

İşlem Avantajları
Tan ince filmlerin (2-5 nm) biriktirme oranı, kitle üretimi için uygun olan 10 nm\/dakikaya ulaşabilir. ALD işleminde karbon kalıntısı problemlerinden kaçınmak için karbon bazlı öncü gerekmez; Ekipman olgundur ve tek bir işlemin maliyeti ALD'ninkinden% 30'dan daha düşüktür.

Ltaklit

Derin deliğin alt kapsama alanı yetersizdir ve artık kirletici maddeleri çıkarmak için püskürtme ile birleştirilmesi gerekir; 10 nm'nin altındaki çizgi genişliğinde, PVD'nin adım kapsama oranı (<50%) is difficult to meet the demand.

0040-02544 Üst gövde, DPS Metal

Atomik tabaka birikimi (ALD)
ALD teorik olarak atom düzeyinde doğru olmasına rağmen, pratik uygulamalarda hala birçok zorlukla karşı karşıya:

Ald Tan'da Şişmanlık İşlem

Öncül kontaminasyonu: Organik bir tantal kaynağı (örn. TA (NME₂) ₅) ve amonyak (NH₃) kullanılırken, karbon kalıntıları film direncide (PVD tanından 3 kat daha yüksek) bir artışa yol açar; Sterik engel etkisi:> 1 0: 1 en boy oranına sahip yapılarda, öncü moleküller etkili bir şekilde dibe yayılamaz, bu da filmin süreksizliğine neden olur. Düşük biriktirme oranı: ALD, tek bir döngüde sadece 0.1 nm büyür ve PVD'den 10 kat daha uzun olan 5 nm filmin yatırılması 50 döngü alır.

Potansiyel faydalar ve gelecekteki uygulamalar
ALD, 3D Finfets'in yan duvarında ± 0. 2 nm kalınlık kontrolünü sağlar; Çizgi genişliği 5 nm'ye düştüğü için ALD, kapsama gereksinimlerini karşılayan tek teknoloji olabilir.

0040-09094 oda 200mm

Anahtar işlem akışlarının analizi (örnek olarak 28 nm çift Şam yapısı alıyor)

Kimyasal temizlik
Amaç: Bakır oksit ve tortu kalıntılarını Vias'dan uzaklaştırmak.

Yöntem: Nitrik asit\/hidrofluorik asit (HNO₃\/HF) karışım çözeltisi aşınmış, ardından nemi çıkarmak için 200 derecede pişirilmiştir.

Temiz püskürtmek
Parametreler: Alttaki artık kirleticileri uzaklaştırmak ve ten rengi yapışmayı iyileştirmek için yumuşak argon iyon bombardımanı (enerji <50 eV).

Ten rengi biriktirme ve cevaplama
PVD birikimi: 2 nm'lik bir tan tabakası biriktirilir, ardından argon iyonu direktörü, alt tanları yan duvarlara yeniden dağıtılır (% 60 ila% 85 kapsam).

Tantal (TA) katman birikimi
Fonksiyon: Bakır tohum tabakası için bakırın soyulmasını önlemek için 1-2 nm kalınlığına sahip bir yapışma tabakası görevi görür.

(CU Tohumu)Biriktirme
İşlem: PVD, sonraki elektrokaplama bakır dolgusu için iletken bir substrat sağlamak için 300 nm'lik bir bakır tabakasını biriktirir.