Ukládání bariéry ve výrobě čipů

Proč potřebujete bariérovou vrstvu?

V procesu propojení mědi čipů jsou atomy mědi vysoce citlivé na difúzi na okolní izolační médium (jako jsou materiály SIO₂ nebo low-k), což vede k selhání zkratu nebo úniku. Aby se tato difúze zastavila, musí být mezi mědí a médiem uložena vrstva nanočástic. Tantalum nitrid (TAN) se stal mainstreamovým volbou díky své vysoké kompaktnosti, antidifúzní schopnosti a elektrické vodivosti. Jak se však proces pohybuje na sub -28 nm, uniformita a pokrytí bariérové ​​vrstvy čelí významným výzvám.

 

Technologie fyzické depozice par (PVD):

V uzlech 22 nm a 14 nm je PVD stále základní technologií depozice bariérové ​​vrstvy, s následujícími výhodami a inovacemi:

Ionizovaný kovový 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 (např. 40% zvýšení pokrytí bočních stěn v uzlu 32 nm).

Procesní výhody
Míra depozice tenkých filmů Tan (2-5 nm) může dosáhnout 10 nm/min, což je vhodné pro hromadnou výrobu. K vyhýbání se problémům s zbytky uhlíku v procesu ALD nejsou nutné žádné prekurzory uhlíku; Zařízení je zralé a náklady na jeden proces jsou o více než 30% nižší než u ALD.

LImitace

Spodní pokrytí hlubokého otvoru je nedostatečné a je třeba jej kombinovat s čistým rozprašováním, aby se odstranily zbytkové kontaminanty; V šířce vedení pod 10 nm, míra pokrytí PVD (<50%) is difficult to meet the demand.

0040-02544 Horní část těla, dps metal

Depozice atomové vrstvy (ALD)
Přestože je ALD teoreticky přesná atomová úroveň, stále čelí více výzvám v praktických aplikacích:

Zpracovávat úzká místa v ALD TAN

Kontaminace prekurzorů: Při použití organického zdroje tantalu (např. TA (NME₂) ₅) a amoniak (NH₃), zbytky uhlíku vedou ke zvýšení odolnosti filmu (3krát vyšší než PVD tan); STERICKÝ HINDRRANCE EFFECT: Ve strukturách s poměrem stran> 1 0: 1 nemohou prekurzorové molekuly účinně rozptýlit ke dnu, což má za následek diskontinuitu filmu. Nízká míra depozice: ALD roste pouze 0,1 nm v jednom cyklu a uložení 5 nm filmů, které je 10krát delší než PVD, trvá 50 cyklů.

Potenciální výhody a budoucí aplikace
ALD umožňuje ovládání tloušťky ± 0. 2 nm na boční stěně 3D Finfets; Když se šířka šířky šíří na 5 nm, může být ALD jedinou technologií, která splňuje požadavky na pokrytí.

0040-09094 Komora 200 mm

Analýza klíčových procesních toků (příklad vezmením 28 nm struktury dvojitého Damašku)

Chemical Clean
Účel: Odstranit zbytky oxidu mědi a leptání z průchodů.

Metoda: Korodoval směs kyseliny dusičné/kyseliny hydrofluorové (HNO₃/HF), následoval pečení při 200 stupňů, aby se odstranila vlhkost.

Rozprašování čisté
Parametry: Bombardování měkkého argonu (energie <50 eV) k odstranění zbytkových kontaminantů na dně a zlepšení adheze opálení.

Depozice a resputting
Uložení PVD: Ukládá se vrstva 2 nm TAN, následuje resputting argonového iontu, redistribuce spodního opálení na boční stěny (od 60% do 85% pokrytí).

Depozice vrstvy Tantalum (TA)
Funkce: Funguje jako vrstva adheze pro vrstvu měděného semen s tloušťkou 1-2 nm, aby se zabránilo peelingu mědi.

(Semeno Cu)Depozice
Proces: PVD ukládá 300 nm měděnou vrstvu za účelem poskytnutí vodivého substrátu pro následné elektronickou náplň mědi.