Apakah SiON Silicon Oxynitride?

Bahan Dielektrik Tunable Yang Penting dalam Pembuatan Semikonduktor

Dalam pembuatan semikonduktor, bahan filem-dielektrik nipis melakukan lebih daripada menyediakan fungsi penebat, perlindungan dan penghalang asas. Ia juga boleh menjejaskan ketepatan litografi secara langsung, kebolehpercayaan peranti dan kestabilan proses keseluruhan.

Di antara banyak bahan dielektrik, SiON (Silicon Oxynitride) ialah bahan filem nipis{0}}yang penting dan digunakan secara meluas.

Ia menggabungkan beberapa ciri silikon dioksida (SiO₂) dan silikon nitrida (Si₃N₄). Kelebihan terbesarnya ialah sifat boleh laras, keserasian proses yang kuat, dan senario aplikasi yang fleksibel.

01 Apakah SiON Silicon Oxynitride?

SiON ialah singkatan untukSilicon Oxynitride.

Dari segi komposisi bahan, SiON ialah sebatian terner amorfus yang terletak di antaraSiO₂ (silikon dioksida)danSi₃N₄ (silikon nitrida). Ia biasanya dinyatakan sebagai:

SiOₓNᵧ

Nisbah oksigen-kepada-nitrogen boleh dilaraskan mengikut keperluan proses tertentu.

Nisbah O/N boleh laras ini memberikan nilai kejuruteraan tinggi SiON dalam pembuatan semikonduktor.

Secara ringkas:

• SiO₂ cenderung menawarkan tekanan rendah dan keserasian proses yang baik;
• Si₃N₄ cenderung menawarkan prestasi penghalang yang lebih kuat dan indeks biasan yang lebih tinggi;
• SiON terletak di antara keduanya dan boleh diproses-ditala untuk mencapai gabungan sifat yang berbeza.

Oleh itu, SiON bukan sekadar "bahan perantaraan." Ia adalah filem nipis dielektrik berfungsi yang boleh direka bentuk dengan tepat untuk sasaran proses tertentu.

02 Kelebihan Utama SiON: Sifat Boleh Dilada

Ciri yang paling penting bagi SiON ialah cirinyakebolehtunaian.

Dengan menukar nisbah oksigen-kepada-nitrogen, parameter utama seperti indeks biasan, pemalar dielektrik, tegasan filem dan prestasi halangan boleh dilaraskan dalam julat tertentu.

Ciri-ciri tipikal termasuk:

Indeks biasan boleh tala: biasanya boleh laras antara kira-kira 1.47 untuk SiO₂ dan kira-kira 2.0 untuk Si₃N₄;

Prestasi dielektrik yang baik: pemalar dielektrik biasanya lebih tinggi daripada SiO₂, menjadikannya sesuai untuk reka bentuk lapisan-dielektrik tertentu;

• Sifat penebat yang sangat baik: kekuatan pecahan yang tinggi menjadikannya sesuai sebagai bahan dielektrik penebat;
• Kestabilan kimia yang baik: memberikan prestasi penghalang yang agak kuat terhadap kelembapan, kekotoran, dan persekitaran kimia tertentu;
• Sifat mekanikal yang boleh dikawal: berbanding dengan Si₃N₄, tekanan filem lebih mudah ditala, meningkatkan kebolehpercayaan filem.

Hasilnya, SiON boleh mencapai keseimbangan yang baik antara indeks biasan, kawalan tegasan, keupayaan penghalang, prestasi penebat, dan keserasian proses dalam pembuatan semikonduktor.

03 Aplikasi Utama SiON dalam Pembuatan Semikonduktor

1. Anti-Salutan Reflektif (ARC)

Salah satu aplikasi SiON yang paling tipikal dan penting ialah sebagaisalutan anti-pantulan, atau ARC, dalam proses litografi.

Semasa litografi, cahaya mungkin memantul daripada permukaan wafer atau antara muka-filem nipis, mencipta-kesan gelombang berdiri dan mengurangkan ketepatan pemindahan-corak.

Menggunakan SiON sebagai anti-lapisan reflektif boleh mengurangkan gangguan pantulan dengan berkesan, memperbaik resolusi litografi dan mengembangkan tetingkap proses.

Oleh kerana indeks biasan SiON boleh dilaras, ia boleh memadankan dengan lebih baik panjang gelombang litografi yang berbeza, seperti:

• i-garisan 365 nm;
• KrF 248 nm;
• ArF 193 nm.

Ini adalah salah satu sebab utama mengapa SiON telah diterima pakai secara meluas dalam proses semikonduktor lanjutan.

2. Lapisan Dielektrik Gerbang

Dalam struktur peranti tertentu, SiON juga boleh digunakan sebagai lapisan dielektrik get atau dalam struktur dielektrik yang berkaitan.

Berbanding dengan SiO₂ tradisional, penggabungan nitrogen yang sesuai boleh meningkatkan sifat filem, mengurangkan arus bocor dan membantu menyekat penembusan boron untuk meningkatkan kebolehpercayaan peranti.

Atas sebab ini, SiON memainkan peranan penting dalam pembangunan peranti CMOS termaju.

3. Pasif dan Lapisan Pelindung

SiON juga biasanya digunakan sebagai{0}}pepasifan permukaan wafer atau lapisan pelindung.

Ia boleh menyekat resapan lembapan, ion natrium dan kekotoran lain, melindungi struktur peranti asas dan meningkatkan-kebolehpercayaan cip jangka panjang.

Berbanding dengan SiO₂, SiON umumnya memberikan prestasi penghalang yang lebih baik.

Berbanding dengan Si₃N₄, SiON menawarkan tekanan filem yang agak mudah dikawal.

Oleh itu, dalam aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan dan kawalan tekanan-filem, SiON ialah penyelesaian seimbang yang berharga.

4. Topeng Keras

SiON juga boleh digunakan sebagai-bahan topeng keras dalam proses goresan.

Topeng keras mesti mengekalkan selektiviti goresan yang baik dan kestabilan struktur semasa pemindahan corak. Dengan keseragaman filem yang baik, selektiviti goresan dan keserasian proses, SiON sesuai untuk-proses pemindahan corak tertentu.

04 Bagaimanakah SiON Berbeza daripada SiO₂ dan Si₃N₄?

Dari perspektif sifat bahan, SiON boleh dianggap sebagai bahan dielektrik boleh tala antara SiO₂ dan Si₃N₄.

Kelebihan SiO₂termasuk tekanan rendah, pemprosesan matang, dan keserasian yang baik. Walau bagaimanapun, indeks biasannya agak rendah dan tetap, dan prestasi penghalangnya terhad.

Kelebihan Si₃N₄termasuk keupayaan penghalang yang kuat, indeks biasan yang tinggi, dan kekuatan mekanikal yang baik. Walau bagaimanapun, tekanan filem biasanya tinggi, memerlukan kawalan tetingkap-proses yang lebih berhati-hati dalam sesetengah aplikasi.

Nilai SiONterletak pada keupayaannya untuk mencapai kombinasi sifat yang lebih fleksibel antara kedua-duanya dengan melaraskan nisbah oksigen-kepada-nitrogen:

• Kawalan indeks bias-yang lebih fleksibel daripada SiO₂;
• Kawalan tekanan yang lebih mudah daripada Si₃N₄;
• Prestasi penghalang yang lebih baik daripada SiO₂ standard;
• Keserasian proses yang baik untuk pelbagai proses semikonduktor.

Oleh itu, SiON bukanlah pengganti mudah untuk mana-mana bahan. Sebaliknya, ia menyediakan jurutera proses dengan pilihan bahan yang lebih fleksibel.

05 Kaedah Penyediaan Biasa untuk SiON

Dalam pembuatan semikonduktor, filem nipis SiON biasanya disediakan melalui pemendapan wap kimia dan kaedah yang berkaitan. Proses biasa termasuk:

PECVD

PECVD, atau Plasma-Penendapan Wap Kimia Dipertingkatkan, ialah salah satu kaedah yang paling biasa untuk menyediakan filem SiON.

Kelebihannya ialah suhu pemendapan yang agak rendah, menjadikannya sesuai untuk langkah-langkah proses yang sensitif kepada belanjawan terma. Ia juga menawarkan fleksibiliti proses yang kuat.

LPCVD

LPCVD, atau -Penendapan Wap Kimia Bertekanan Rendah, biasanya memerlukan suhu pemendapan yang lebih tinggi tetapi boleh memberikan kualiti, ketumpatan dan keseragaman filem yang lebih baik. Ia sesuai untuk aplikasi dengan -keperluan kualiti filem yang lebih tinggi.

Pengoksidaan Terma / Proses Berkaitan Nitridasi Terma

Dalam proses khas tertentu, lapisan SiON dengan struktur dan sifat tertentu juga boleh dibentuk dengan merawat permukaan SiO₂ atau Si₃N₄ secara terma.

Kaedah penyediaan yang berbeza mempengaruhi ketumpatan filem, tegasan, indeks biasan, keseragaman, dan kualiti antara muka. Dalam aplikasi praktikal, pilihan kaedah hendaklah berdasarkan struktur peranti dan objektif proses.

06 Mengapa SiON Penting dalam Pembuatan Semikonduktor?

Kepentingan SiON datang daripada pelbagai keperluan yang diletakkan pada-bahan filem nipis dalam pembuatan semikonduktor.

Dalam proses lanjutan, bahan-filem nipis biasanya tidak dapat memenuhi satu keperluan prestasi sahaja. Ia sering perlu mengimbangi:

• Prestasi optik;
• Prestasi penebat;
• Prestasi penghalang;
• Kawalan tekanan;
• selektiviti goresan;
• Keserasian proses;
• Kebolehpercayaan jangka-panjang.

Kelebihan SiON ialah ia menyediakan ruang yang boleh disesuaikan antara faktor prestasi ini.

Ini amat berharga dalam struktur filem berbilang lapisan, sepertiSiON + SiO₂ + SiNgabungan, di mana bahan yang berbeza boleh melaksanakan fungsi anti-pantulan, penimbalan, penghalang dan perlindungan secara berasingan untuk mengoptimumkan keseluruhan struktur.

Pendekatan gabungan-bahan ini mencerminkan prinsip penting dalam pembuatan semikonduktor:

Bahan tidak digunakan secara berasingan; mereka mencapai nilai mereka melalui reka bentuk struktur dan pemadanan proses.

Fikiran Akhir

SiON silicon oxynitride ialah bahan dielektrik berfungsi biasa yang digunakan dalam pembuatan semikonduktor.

Nilai terasnya bukan datang daripada kecemerlangan dalam satu harta tunggal, tetapi daripadanyakebolehlarasan dan prestasi yang seimbang. Dengan mengawal nisbah oksigen-kepada-nitrogen dengan tepat, SiON boleh mencapai keseimbangan praktikal antara indeks biasan, tegasan, prestasi halangan dan keserasian proses.

Untuk pembuatan semikonduktor, jenis bahan filem nipis-yang boleh direka bentuk dan dikawal ini ialah asas penting untuk-pemindahan corak berketepatan tinggi, kebolehpercayaan peranti yang dipertingkatkan dan tetingkap proses yang dioptimumkan.

Memandangkan struktur peranti semikonduktor terus menjadi lebih kompleks, bahan dielektrik berfungsi seperti SiON akan terus memainkan peranan penting dalam pembuatan wafer, litografi, pemendapan-filem nipis dan perlindungan peranti.