ALD和CVD晶体管薄膜技术

Posted 2021-05-16 吴建明

ALD和CVD晶体管薄膜技术

现代微处理器内的晶体管非常微小，晶体管中的一些关键薄膜层甚至只有几个原子的厚度，光是英文句点的大小就够容纳一百万个晶体管还绰绰有余。ALD 是使这些极细微结构越来越普遍的一种技术。

ALD 工艺直接在芯片表面堆积材料，一次沉积单层薄膜几分之一的厚度，以尽可能生成最薄、最均匀的薄膜。工艺的自限特性以及共形沉积的相关能力，是其成为微缩与 3D 技术推动因素的基础。自限式表面反应让原子级沉积控制成为可能：薄膜厚度仅取决于执行的反应周期数。表面控制会使薄膜保持极佳的共形性和均匀厚度，这两点是新兴 3D 器件设计的必备特性。

在视频中，应用材料公司 ALD 化学研究负责人 David Thompson 博士解释了 ALD 的工作原理，探讨了将 ALD 应用到芯片量产制作所面临的具体难题。

CVD

CVD（化学气相沉积）工艺有着广泛的应用。从晶体管结构图形化薄膜到电路导电金属层之间的绝缘材料，CVD 工艺的身影无所不在。

典型应用包括浅沟槽隔离层、金属前电介质层、金属层间电介质层和钝化保护层。CVD 工艺也在应变工程中发挥重要作用，采用压缩或拉伸应力薄膜来改善导电性，从而提升晶体管的性能。复杂的形貌对外形特征有严格的要求，需要无孔洞间隙填充；对于薄膜材料，需要不断降低电容，以便加快晶体管切换速度；为了经受先进移动技术晶圆级封装工艺所伴随的额外工序，薄膜要具有一定的耐受性；应用材料公司的多样化解决方案能够完好满足这些需求。

材料到器件的仿真

材料和器件的软件仿真是加快技术发展的关键。这项技术既有助于加速学习（即理解器件物理学和材料对于工艺改进的意义）过程，又能促进材料/器件协同设计（材料筛选、性能优化）。

 

由于器件尺寸的不断缩小、复杂3D几何结构的应用以及新材料的引入，使得半导体器件仿真变得日趋复杂。这些根本性变化给技术发展带来了严峻挑战：新现象纷纷登场——这些现象或是有损器件的可靠性，或是被有意地用于器件运行（例如离子迁移、相位变化、铁电性）——这要求必须采用新型多物理、多尺度仿真工具将电子器件的性能与材料属性联系起来。

因此，器件仿真已成为实现以下目的的必备手段：描述器件运行（学习）；研究材料/几何形状/工艺波动如何影响器件的电气性能，包括可靠性和可变性（探索）；以及对器件/技术进行优化（设计）。

应用材料公司MDLx™事业部（前身为MDLSoft）是一个致力于开发和部署应用材料公司材料-器件仿真软件Ginestra™的团队。

晶圆制造厂环境解决方案

应用材料公司致力于设计性能最佳的设备，同时减少浪费、保护自然资源并以负责的方式来使用能源。秉承这一理念，我们提供的晶圆制造次洁净室解决方案，可最大程度提高效率，降低成本，并为更清洁，绿色的世界做出贡献。

独特的控制系统和泵前治理技术可减少环境影响，符合 EPA 关于温室气体排放的报告法规。

 

 

 

 

 

 

 ISYSTEM™ CONTROLLER

While monitoring tool operation, the Applied iSystem controller collects valuable data that can be used to generate resource consumption reports and greenhouse gas emissions reports among other environmental factors. Each small footprint iSystem controller is capable of supporting up to four tools and is easily installed on both Applied and non-Applied Materials 200mm and 300mm process tools. With more than 3000 tool connections currently installed, manufacturers have reported rapid ROI after using the iSystem controller.

功能特性

• 易于安装到新的和现有的晶圆制造厂
• 在设备或晶圆制造厂务层面上可配置
• 失效安全协议
• 真正的晶圆制造厂和晶圆制造厂务同步
• 智能空闲模式
• Supports Semi E167 and E175 standards for Sleep Mode
• Subfab data collection, alarm monitoring, notifications and reporting
• Subfab status visibility from a single monitor
• Applied E3 and FSS data server support for complete fab/subfab data analysis

福利

• 将能源相关成本减低 ~20%
• 实时连接到工艺设备
• Enables green features with no equipment changes or process re-qualification needed
• Provides continuous greenhouse gas emissions reporting
• Enables fab/subfab data integration and overlay
• 2 秒内即可从空闲状态恢复到工艺状态燃料流量