Kremíkový nitrid v polovodičoch- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Kremíklimatizovaťlimatizovaťlimatizovaťlimatizovaťový nitrid ( $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i_{3} N_{4}$ ) je materiál, ktorý zohral kľúčovú úlohu pri rozvoji technológie polovodičov. Zatiaľ čo často zatienený oxidom kremíka ( $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i O_{2}$ ), vďaka svojim jedinečným vlastnostiam je nevyhnutný pre rôzne aplikácie, od komponentov pasívnych zariadení po aktívne tranzistorové prvky.

Jedinečné vlastnosti nitridu kremíka

Silikónový nitrid má kombináciu vlastností, vďaka ktorým je vynikajúcou voľbou pre konkrétne aplikácie polovodičov:

Vysoká dielektrická konštanta ( $k$ ): V porovnaní s $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i O_{2}$ (s a $k$ okolo 3,9), $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i_{3} N_{4}$ má vyššiu dielektrickú konštantu (zvyčajne v rozsahu od 7,5 do 8). Táto vlastnosť umožňuje ukladanie väčšieho počtu nábojov v danej oblasti, čo je rozhodujúce pre zníženie veľkosti kondenzátorov a pamäťových buniek. V dynamickej pamäti náhodného prístupu (napríklad DRAM) $k$ materiál ako $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i_{3} N_{4}$ Pomáha udržiavať dostatočnú kapacitu, keď sa rozmery buniek zmenšujú, čo bráni strate údajov.
Vynikajúca difúzna bariéra: Jedna z najdôležitejších funkcií $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i_{3} N_{4}$ V polovodičovej výrobe je jeho schopnosť pôsobiť ako vysoko účinná bariéra proti difúzii atómov, najmä molekúl vody a alkalických iónov ako sodík. Táto vlastnosť z neho robí ideálny materiál pre pasivačné vrstvy a enkapsulačné filmy , Ochrana jemných aktívnych oblastí čipu pred kontamináciou životného prostredia, ktorá by mohla degradovať výkon a spoľahlivosť zariadenia.
Vysoká mechanická tvrdosť: Inherentná tvrdosť materiálu a mechanická pevnosť je vhodný na použitie ako tvrdá maska V procesoch litografie a leptania. Na rozdiel od mäkších materiálov, $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i_{3} N_{4}$ môže vydržať agresívne leptanie plazmy, čo umožňuje presný prenos zložitých vzorov na podkladové vrstvy s minimálnou eróziou. Toto je obzvlášť dôležité pre výrobu štruktúr s vysokým obsahom pomeru.
Koeficient nízkej tepelnej expanzie: Koeficient tepelnej expanzie $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i_{3} N_{4}$ je relatívne nízky a úzko zodpovedá kremíku. Táto podobnosť minimalizuje mechanické namáhanie zariadenia počas tepelných cyklov, ako sú tie, ktoré sa vyskytujú počas spracovania krokov, ako je žíhanie a ukladanie. Znížené napätie pomáha predchádzať praskaniu a delaminácii, čím sa zlepšuje celkový výťažok a dlhovekosť zariadenia.

Kľúčové aplikácie v polovodičových zariadeniach

Silikónový nitrid sa používa v rôznych kritických úlohách v polovodičovom čipe:

Dielektrické rozpery: Pri výrobe finfetov a iných pokročilých tranzistorových architektúr, $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i_{3} N_{4}$ sa používa ako materiál na rozlíšenie. Tieto rozpery elektricky izolujú bránu od zdrojových a vypúšťacích terminálov, čo je životne dôležitá funkcia na zabránenie skratom a regulácii dĺžky kanála.
Dielektrika brány: Zatiaľ čo $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i O_{2}$ zostáva štandardom pre tradičné tranzistory MOS, $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i_{3} N_{4}$ Môže sa použiť v hate dielektrických stohoch na dosiahnutie vyššej kapacity a nižších únikových prúdov. Toto je obzvlášť dôležité v technológiách neprchavej pamäte, ako je napríklad blesková pamäť s pohyblivou bránu, kde môže slúžiť ako vrstva zachytávania náboja alebo ako súčasť viacvrstvového dielektrického zásobníka Gate Gate (napr. $Ono$ stoh: $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i O_{2}$ / $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i_{3} N_{4}$ / $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i O_{2}$ ).
Pasivácia a zapuzdrenie: Ako konečná ochranná vrstva, film $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i_{3} N_{4}$ je možné uložiť na celý povrch čipu. Tak pasivačná vrstva Zakrýva integrované obvody pred vlhkosťou, chemikáliami a mechanickým poškodením, čo výrazne zvyšuje dlhodobú spoľahlivosť zariadenia.
Medzivrstvový dielektrik (ILD): V niektorých aplikáciách, $Siežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiežiež i_{3} N_{4}$ sa používa v internetálnych dielektrických vrstvách na oddelenie rôznych vodivých prepojení. Vlastnosti s vysokou hustotou a bariérom bránia difúzii kovových atómov (ako je meď) do okolitého dielektriku, čo je bežným mechanizmom zlyhania v pokročilých prepojeniach.

Úloha keramiky nitridu kremíka

Je tiež potrebné poznamenať, že širšie uplatňovanie nitridu kremíka nad rámec depozície tenkých filmov na doštičkách. Vysoká bezpečnosť Kremíka sa používa na vytváranie komponentov pre samotné vybavenie výroby polovodičov. Vďaka výnimočnej tvrdosti, odolnosti proti tepelnému nárazu a chemickej inerte je ideálna pre časti, ako sú nástroje na manipuláciu s oblátkami, trubice pecí a rôzne príslušenstvo, ktoré fungujú v drsnom a vysoko teplotnom prostredí. Táto duálna úloha - ako materiál na čipe av strojoch, ktorý robí čip - zdôrazňuje jeho dôležitosť pre celé odvetvie.

Na záver možno povedať, že jedinečná kombinácia elektrických, mechanických a chemických vlastností kremíkového nitridu silikónovej nitridu upevnila svoje miesto ako kritický materiál v modernej výrobe polovodičov. Jeho schopnosť slúžiť ako účinná difúzna bariéra, vysoká $k$ Dielektrika a mechanicky robustná tvrdá maska zaisťuje jej pokračujúci význam, keď technológia ChIP postupuje do stále menších a zložitejších mierok.