Deunydd Dielectric Twnadwy Sy'n Bwysig mewn Gweithgynhyrchu Lled-ddargludyddion
Mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, mae deunyddiau ffilm tenau dielectrig yn gwneud llawer mwy na darparu swyddogaethau inswleiddio, amddiffyn a rhwystr sylfaenol. Gallant hefyd effeithio'n uniongyrchol ar gywirdeb lithograffeg, dibynadwyedd dyfeisiau, a sefydlogrwydd cyffredinol y broses.
Ymhlith llawer o ddeunyddiau deuelectrig, mae SiON (Silicon Oxynitride) yn ddeunydd ffilm tenau pwysig a ddefnyddir yn eang.
Mae'n cyfuno rhai o nodweddion silicon deuocsid (SiO₂) a nitrid silicon (Si₃N₄). Ei fanteision mwyaf yw priodweddau addasadwy, cydnawsedd prosesau cryf, a senarios cymhwyso hyblyg.
01 Beth Yw SiON Silicon Oxynitride?
SiON yw'r talfyriad amSilicon Oxynitride.
O ran cyfansoddiad deunydd, mae SiON yn gyfansoddyn teiran amorffaidd wedi'i leoli rhwngSiO₂ (silicon deuocsid)aSi₃N₄ (silicon nitrid). Fe'i mynegir yn gyffredin fel:
SiOₓNᵧ
Gellir addasu'r gymhareb ocsigen i nitrogen yn unol â gofynion proses penodol.
Mae'r gymhareb O/N addasadwy hon yn rhoi gwerth peirianneg uchel i SiON mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion.
Mewn termau syml:
- Mae SiO₂ yn tueddu i gynnig straen isel a chydnawsedd prosesau da;
- Mae Si₃N₄ yn tueddu i gynnig perfformiad rhwystr cryfach a mynegai plygiant uwch;
- Mae SiON yn eistedd rhwng y ddau a gellir-tiwnio'r broses i gyflawni gwahanol gyfuniadau o briodweddau.
Gan hyny, nid " deunydd canolraddol yn unig yw SiON." Mae'n ffilm denau dielectrig swyddogaethol y gellir ei pheiriannu'n fanwl gywir ar gyfer targedau proses penodol.
02 Mantais Allweddol SiON: Priodweddau Tunable
Nodwedd bwysicaf SiON yw eitiwnioldeb.
Trwy newid y gymhareb ocsigen i nitrogen, gellir addasu paramedrau allweddol megis mynegai plygiannol, cysonyn deuelectrig, straen ffilm, a pherfformiad rhwystr o fewn ystod benodol.
Mae nodweddion nodweddiadol yn cynnwys:
Mynegai plygiannol tunadwy: fel arfer gellir ei addasu rhwng tua 1.47 ar gyfer SiO₂ a thua 2.0 ar gyfer Si₃N₄;
Perfformiad dielectrig da: mae'r cysonyn deuelectrig yn gyffredinol uwch na SiO₂, sy'n golygu ei fod yn addas ar gyfer dyluniadau haenau deuelectrig penodol;
- Priodweddau inswleiddio rhagorol: cryfder dadansoddiad uchel yn ei gwneud yn addas fel deunydd dielectrig inswleiddio;
- Sefydlogrwydd cemegol da: yn darparu perfformiad rhwystr cymharol gryf yn erbyn lleithder, amhureddau, a rhai amgylcheddau cemegol;
- Priodweddau mecanyddol y gellir eu rheoli: o'i gymharu â Si₃N₄, mae straen ffilm yn haws i'w diwnio, gan wella dibynadwyedd ffilm.
O ganlyniad, gall SiON sicrhau cydbwysedd da ymhlith mynegai plygiannol, rheoli straen, gallu rhwystr, perfformiad inswleiddio, a chydnawsedd prosesau mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion.
03 Prif Gymwysiadau SiON mewn Gweithgynhyrchu Lled-ddargludyddion
1. Cotio Gwrth-adlewyrchol (ARC)
Un o gymwysiadau mwyaf nodweddiadol a phwysig SiON yw fel ancotio adlewyrchol gwrth-, neu ARC, mewn prosesau lithograffeg.
Yn ystod lithograffeg, gall golau adlewyrchu o wyneb y wafer neu ryngwynebau ffilm tenau, gan greu -effeithiau tonnau sy'n sefyll a lleihau cywirdeb y patrwm trosglwyddo -.
Gall defnyddio SiON fel haen gwrth-adlewyrchol leihau ymyrraeth adlewyrchiad yn effeithiol, gwella cydraniad lithograffeg ac ehangu ffenestr y broses.
Oherwydd bod modd tiwnio mynegai plygiannol SiON, gall gydweddu'n well â gwahanol donfeddi lithograffeg, megis:
- i-llinell 365 nm;
- KrF 248 nm;
- ArF 193 nm.
Dyma un o'r rhesymau allweddol pam mae SiON wedi'i fabwysiadu'n eang mewn prosesau lled-ddargludyddion datblygedig.
2. Haen Dielectric Gate
Mewn rhai strwythurau dyfais, gellir defnyddio SiON hefyd fel haen dielectrig giât neu mewn strwythurau dielectrig cysylltiedig.
O'i gymharu â SiO₂ traddodiadol, gall ymgorffori nitrogen priodol wella priodweddau ffilm, lleihau cerrynt gollyngiadau, a helpu i atal treiddiad boron i wella dibynadwyedd dyfeisiau.
Am y rheswm hwn, chwaraeodd SiON ran bwysig yn natblygiad dyfeisiau CMOS uwch.
3. Goddefol a Haenau Amddiffynnol
Mae SiON hefyd yn cael ei ddefnyddio'n gyffredin fel afrlladen-goddefiad wyneb neu haen amddiffynnol.
Gall rwystro trylediad lleithder, ïonau sodiwm, ac amhureddau eraill, gan amddiffyn strwythurau dyfais sylfaenol a gwella-dibynadwyedd sglodion tymor hir.
O'i gymharu â SiO₂, mae SiON yn gyffredinol yn darparu gwell perfformiad rhwystr.
O'i gymharu â Si₃N₄, mae SiON yn cynnig straen ffilm sy'n gymharol haws i'w reoli.
Felly, mewn cymwysiadau sydd angen dibynadwyedd a rheolaeth straen ffilm, mae SiON yn ddatrysiad cytbwys gwerthfawr.
4. Mwgwd Caled
Gellir defnyddio SiON hefyd fel deunydd mwgwd caled mewn prosesau ysgythru.
Rhaid i fwgwd caled gynnal detholusrwydd etch da a sefydlogrwydd strwythurol wrth drosglwyddo patrwm. Gydag unffurfiaeth ffilm dda, detholusrwydd etch, a chydnawsedd prosesau, mae SiON yn addas ar gyfer prosesau trosglwyddo patrwm penodol.
04 Sut Mae SiON yn Wahanol i SiO₂ a Si₃N₄?
O safbwynt priodweddau materol, gellir ystyried SiON fel deunydd dielectric tiwnadwy rhwng SiO₂ a Si₃N₄.
Mae manteision SiO₂cynnwys straen isel, prosesu aeddfed, a chydnawsedd da. Fodd bynnag, mae ei fynegai plygiannol yn gymharol isel a sefydlog, ac mae ei berfformiad rhwystr yn gyfyngedig.
Manteision Si₃N₄cynnwys gallu rhwystr cryf, mynegai plygiant uchel, a chryfder mecanyddol da. Fodd bynnag, mae straen ffilm fel arfer yn uchel, sy'n gofyn am reoli'r ffenestr yn fwy gofalus mewn rhai cymwysiadau.
Gwerth SiONyn gorwedd yn ei allu i gyflawni cyfuniadau priodweddau mwy hyblyg rhwng y ddau trwy addasu'r gymhareb ocsigen i-nitrogen:
- Rheolaeth fynegai plygiannol mwy hyblyg na SiO₂;
- Rheoli straen yn haws na Si₃N₄;
- Gwell perfformiad rhwystr na SiO₂ safonol;
- Cydweddoldeb proses dda ar gyfer amrywiaeth o brosesau lled-ddargludyddion.
Felly, nid yw SiON yn cymryd lle'r naill ddeunydd na'r llall yn syml. Yn lle hynny, mae'n darparu opsiwn deunydd mwy hyblyg i beirianwyr proses.
05 Dulliau Paratoi Nodweddiadol i SiON
Mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, mae ffilmiau tenau SiON fel arfer yn cael eu paratoi trwy ddyddodiad anwedd cemegol a dulliau cysylltiedig. Mae prosesau cyffredin yn cynnwys:
PECVD
PECVD, neu Plasma-Gwell Dyddodiad Anwedd Cemegol, yw un o'r dulliau mwyaf cyffredin ar gyfer paratoi ffilmiau SiON.
Ei fantais yw tymheredd dyddodiad cymharol isel, gan ei gwneud yn addas ar gyfer camau proses sy'n sensitif i gyllideb thermol. Mae hefyd yn cynnig hyblygrwydd proses cryf.
LPCVD
Mae LPCVD, neu Ddyddodiad Anwedd Cemegol Pwysedd Isel, fel arfer yn gofyn am dymheredd dyddodiad uwch ond gall sicrhau ansawdd ffilm, dwysedd ac unffurfiaeth well. Mae'n addas ar gyfer cymwysiadau sydd â gofynion ansawdd ffilm uwch.
Prosesau Cysylltiedig ag Ocsidiad Thermol / Nitridiad Thermol
Mewn rhai prosesau arbennig, gellir ffurfio haen SiON gyda strwythurau ac eiddo penodol hefyd trwy drin wyneb SiO₂ neu Si₃N₄ yn thermol.
Mae gwahanol ddulliau paratoi yn effeithio ar ddwysedd ffilm, straen, mynegai plygiannol, unffurfiaeth, ac ansawdd rhyngwyneb. Mewn cymwysiadau ymarferol, dylai'r dewis o ddull fod yn seiliedig ar strwythur dyfais ac amcanion proses.
06 Pam Mae SiON yn Bwysig mewn Gweithgynhyrchu Lled-ddargludyddion?
Daw pwysigrwydd SiON o'r gofynion lluosog a roddir ar ddeunyddiau ffilm tenau mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion.
Mewn prosesau datblygedig, fel arfer ni all deunydd ffilm tenau fodloni un gofyniad perfformiad yn unig. Yn aml mae angen cydbwyso:
- Perfformiad optegol;
- Perfformiad inswleiddio;
- Perfformiad rhwystr;
- Rheoli straen;
- Etch detholusrwydd;
- Cydweddoldeb proses;
- Dibynadwyedd-tymor hir.
Mantais SiON yw ei fod yn darparu gofod tiwnadwy ymhlith y ffactorau perfformiad hyn.
Mae hyn yn arbennig o werthfawr mewn strwythurau ffilm amlhaenog, megisSiON+SiO₂+SiNcyfuniadau, lle gall gwahanol ddeunyddiau gyflawni swyddogaethau gwrth-fyfyrio, byffro, rhwystr ac amddiffyn ar wahân i wneud y gorau o'r strwythur cyffredinol.
Mae'r dull cyfuno deunydd hwn yn adlewyrchu egwyddor bwysig mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion:
Ni ddefnyddir deunyddiau ar eu pen eu hunain; maent yn cyflawni eu gwerth trwy ddylunio strwythurol a pharu prosesau.
Syniadau Terfynol
Mae silicon ocsinitrid SiON yn ddeunydd deuelectrig swyddogaethol nodweddiadol a ddefnyddir mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion.
Nid o ragori mewn un eiddo unigol y daw ei werth craidd, ond o'i eiddotiwniadwyedd a pherfformiad cytbwys. Trwy reoli'r gymhareb ocsigen i nitrogen yn union, gall SiON sicrhau cydbwysedd ymarferol rhwng mynegai plygiannol, straen, perfformiad rhwystr, a chydnawsedd prosesau.
Ar gyfer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, mae'r math hwn o ddeunydd ffilm tenau y gellir ei ddylunio a'i reoli yn sylfaen bwysig ar gyfer trosglwyddo patrwm manwl uchel, gwella dibynadwyedd dyfeisiau, a ffenestri prosesau wedi'u hoptimeiddio.
Wrth i strwythurau dyfeisiau lled-ddargludyddion barhau i ddod yn fwy cymhleth, bydd deunyddiau deuelectrig swyddogaethol fel SiON yn parhau i chwarae rhan bwysig mewn gweithgynhyrchu wafferi, lithograffeg, dyddodiad ffilm tenau, a diogelu dyfeisiau.
