Proses Front-End dalam Manufaktur Chip: Deposisi Lapisan Tipis

Proses Front-End dalam Pembuatan Chip: Deposisi Film Nipis

Sirkuit terintegrasi terdiri dari banyak langkah manufaktur yang kompleks dan halus, di antaranya deposi film tipis adalah salah satu teknologi yang paling penting.Tujuan deposisi film tipis adalah untuk membangun tumpukan multilayer dalam perangkat semikonduktor dan memastikan isolasi antara lapisan logamBeberapa lapisan logam konduktif dan lapisan isolasi dielektrik ditumpuk secara bergantian di permukaan wafer.Ini kemudian secara selektif dihapus melalui proses etching berulang untuk membentuk struktur 3D.

Istilah tipis biasanya mengacu pada film dengan ketebalan kurang dari 1 mikron, yang tidak dapat diproduksi dengan pemesinan mekanis konvensional.Proses menempelkan film molekul atau atom ini pada permukaan wafer disebut desposisi.

Tergantung pada prinsip yang mendasari, teknik deposisi film tipis umumnya dikategorikan menjadi:

• Pengendapan Uap Kimia (CVD)

• Deposisi uap fisik (PVD)

• Depasi Lapisan Atomik (ALD)

Karena teknologi film tipis telah berkembang, berbagai sistem deposisi telah muncul untuk melayani berbagai langkah pembuatan wafer.

▌Deposisi uap fisik (PVD)

PVD mengacu pada sekelompok proses berbasis vakum yang menggunakan sarana fisik untuk menguap bahan target (padat atau cair) menjadi atom atau molekul, atau sebagian mengionkannya,dan mengangkutnya melalui gas atau plasma bertekanan rendah untuk mendepositkan film fungsional pada substrat.

Metode PVD umum meliputi:

• Pengendapan penguapan

• Pengendapan sputter

• Pengendapan plasma busur

• Plating ion

• Epitaksi sinar molekuler (MBE)

PVD ditandai dengan:

• Kemurnian film yang tinggi

• Kualitas film yang stabil

• Suhu pengolahan yang lebih rendah

• Tingkat deposit yang tinggi

• Biaya produksi yang relatif rendah

PVD terutama digunakan untuk mendepositkan film logam, dan tidak cocok untuk film isolasi.Mereka mentransfer energi kinetik ke permukaan target, tetapi ion positif yang mereka gunakan terutama untuk mendepositkan film logam sendiri menumpuk di permukaan.Penumpukan muatan ini menghasilkan medan listrik yang menolak ion yang masuk dan akhirnya menghentikan proses penyemprotan.

● Vaporisasi Vakum

Dalam lingkungan vakum, bahan target dipanaskan dan menguap. Atom atau molekul menguap dari permukaan dan melakukan perjalanan dengan tabrakan minimal melalui vakum untuk menetap di substrat.Metode pemanasan yang umum termasuk:

• Pemanasan resistif

• Induksi frekuensi tinggi

• Pemboman sinar elektron, sinar laser, atau sinar ion

● Deposisi Sputter

Dalam vakum, partikel energi tinggi (biasanya ion Ar +) membombardir permukaan target, menyebabkan atom dikeluarkan dan disimpan di substrat.

● Pelapisan Ion

Pelapisan ion menggunakan plasma untuk mengionisasi bahan lapisan menjadi ion dan atom netral energi tinggi. bias negatif diterapkan pada substrat, menarik ion untuk deposit dan membentuk film tipis.

▌Pengendapan Uap Kimia (CVD)

CVD menggunakan reaksi kimia untuk mendepositkan film tipis. Gas reaktan dimasukkan ke ruang reaksi dan diaktifkan menggunakan panas, plasma, atau cahaya.Gas ini bereaksi kimia untuk membentuk film padat yang diinginkan pada substrat, sementara produk sampingan habis dari ruang.

CVD mencakup banyak varian tergantung pada kondisi:

• CVD Tekanan Atmosfer (APCVD)

• CVD Tekanan Rendah (LPCVD)

• Plasma Enhanced CVD (PECVD)

• PECVD dengan kepadatan tinggi (HDPECVD)

• Metal-Organic CVD (MOCVD)

• Depasi Lapisan Atomik (ALD)

Film CVD umumnya menunjukkan:

• Kemurnian tinggi

• Kinerja yang superior
  Ini adalah metode utama untuk pembuatan film logam, dielektrik, dan semikonduktor dalam pembuatan chip.

● APCVD

Dilakukan pada tekanan atmosfer dan 400-800 °C, digunakan untuk memproduksi film seperti:

• Silikon kristal tunggal

• Silikon polikristalin

• Silikon dioksida (SiO2)

• SiO2 doping

● LPCVD

Digunakan dalam proses > 90nm untuk memproduksi:

• SiO2, PSG/BPSG

• Silikon nitrida (Si3N4)

• Polysilicium

● PECVD

Digunakan secara luas di node 28 ∼ 90 nm untuk mendepositkan bahan dielektrik dan semikonduktor.
Keuntungan:

• Suhu deposisi yang lebih rendah

• Kepadatan dan kemurnian film yang lebih tinggi

• Tingkat deposit yang lebih cepat
  Sistem PECVD telah menjadi alat film tipis yang paling banyak digunakan di pabrik dibandingkan dengan APCVD dan LPCVD.

▌Depasi Lapisan Atomik (ALD)

ALD adalah jenis khusus dari CVD yang memungkinkan pertumbuhan film ultra tipis dengan mendepositkan satu lapisan atom pada suatu waktu melalui reaksi permukaan yang membatasi diri.

Tidak seperti CVD konvensional, ALD bergantian pulsa prekursor.

• Kontrol ketebalan skala atom

• Cakupan sesuai

• Film tanpa lubang pin

ALD mendukung setoran:

• Logam

• Oksida

• Karbida, nitida, sulfida, silikida

• Semikonduktor dan superkonduktor

Ketika kepadatan integrasi meningkat dan ukuran perangkat menyusut, dielektrik tinggi-k menggantikan SiO2 di gerbang transistor.ALD ′s cakupan langkah yang sangat baik dan kontrol ketebalan yang tepat membuatnya ideal untuk pembuatan perangkat canggih dan semakin diadopsi dalam produksi chip mutakhir.

▌Perbandingan Teknologi Deposisi

●Kinerja Deposisi Film

(Di sini Anda dapat memasukkan tabel perbandingan kesesuaian, kontrol ketebalan, cakupan langkah, dll.)

● Teknologi dan Aplikasi

(Masukkan tabel yang menunjukkan kasus penggunaan PVD vs CVD vs ALD)

● Peralatan & Kemampuan

(Masukkan tabel perbandingan tingkat deposisi, suhu, keseragaman, biaya)

Kesimpulan

Kemajuan teknologi deposisi film tipis sangat penting untuk pengembangan industri semikonduktor.memungkinkan inovasi dan penyempurnaan lebih lanjut dalam manufaktur sirkuit terpadu.