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차세대 Low-k 금속 간 유전체는 고객의 특정 요구 사항을 충족시키기 위해 어떻게 조정될 수 있습니까?

Low-k 금속 간 유전체(ILD)는 10년 넘게 백엔드 통합에 사용되었습니다. 이 막은 밀도가 높은 단일 전구체 기반의 탄소 도핑 산화물부터 다공성의 구조 형성자 및 포로젠 기반의 탄소 도핑 산화물 또는 다공성 Low-k 막으로 발전했습니다. 다공성 추가는 2.5-2.6 사이에서 k를 줄이기 위해 필요하며, 현재 양산에 있는 전형적인 다공성 Low-k 막입니다.

기술 노드 향상과 함께 필름 피치가 줄어들면서 Low-k 막에 대한 수요도 진화했습니다. 통합 반도체 제조업체의 integration scheme에 따라 기계적 속성은 탄성 계수가 높을수록 매우 중요하며 경도는 매우 얇은 ILD 층의 기계적 결함을 줄이기 위해 필요합니다. 얇은 ILD 층에 대한 또 다른 고려 사항은 통합 중 에칭 및 애싱 단계에 대한 측벽 노출을 통한 ILD 막의 플라즈마 유도 손상(PID)으로, 이는 막의 전기적 성능에 영향을 줄 수 있습니다. PID는 반응성 라디칼이 궁극적으로 수산기로 전환되고 유전율을 증가시키는 막 잔류 반응성 부위에서 탄소를 제거한 경우에 발생합니다.

현재의 Low-k 프로세스 화학에서 이 두 가지 원칙인 기계적 강도와 후속 k가 손실된 PID는 반대 방향으로 가는 추세입니다. 주어진 k 값의 경우, Low-k 막의 탄소 함량이 증가하면 플라즈마에 형성된 반응성 라디칼의 침투 깊이를 감소시킴으로써 PID의 깊이를 줄입니다. 그러나 탄소 함량이 높은 막은 실리콘-산소 결합 밀도가 낮기 때문에 기계적 강도가 낮습니다. 반대로, 기계적 강도를 증가시키기 위해 탄소 함량을 감소시키면 유전률을 유지하기 위해 보다 높은 다공도가 필요하므로, 플라즈마 손상 정도가 상승합니다.

이러한 요구 사항의 균형은 차세대 장치를 위한 성공적인 ILD 프로세스를 개발하는 데 중요할 수 있습니다. Versum Materials(버슘머트리얼즈)는 강력한 기계적 특성과 감소된 PID 사이의 간극을 메울 수 있는 솔루션을 개발하고 있습니다. 막에 증착되는 탄소의 종류와 양을 조절함으로써 상승한 기계적 강도와 감소된 PID 사이의 균형을 이룰 수 있습니다. Versum Materials (버슘머트리얼즈)는 OEM과 협력할 뿐만 아니라 개별 반도체 업체와 함께 ILD 솔루션을 맞춤화하여 특정 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다. 당사의 응용 실험실에는 양산 프로세스 장비로 쉽게 전송할 수 있는 가장 잘 알려진 방법(BKM)을 개발하는 데 사용되는 최첨단 300mm PECVD 프로세스 도구가 장착되어 있습니다.

Versum Materials (버슘머트리얼즈)는 기존의 포로젠과 함께 사용하거나 기계적 강도가 매우높은 막에 단독으로 사용되는 전구체를 형성하는 새로운 구조를 설계하여 10nm,7nm,5nm 이상에서 첨단 기술 노드의 진화하는 막 요구 사항을 충족시킵니다. 통계적 실험 설계(DOE)와 결합된 PECVD 프로세스에서 전구체 구조가 막 특성에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 기본적인 이해는 플라즈마 파워, 전구체 및 산화제 유량, 온도 및 압력과 같은 프로세스 조건을 매핑하는 데 사용됩니다. 이는 전구체가 특정 막 특성을 얻기 위해 필요한 프로세스 매개변수의 예측을 가능하게 합니다. 두께, 굴절률, 다공성, 구성, 화학 결합, 유전률 및 기계적 특성을 포함한 막 특성을 측정하기 위해 최첨단 계측이 사용됩니다. 이러한 계측 도구는 OEM, IDM 및 연구소의 외부 계측 도구를 기준으로 벤치마킹되었습니다.

Versum Materials(버슘머트리얼즈)는 차세대 장치에 필요한 ILD 막 요구 사항을 개발하고 논의하는 데 도움을 줄 수 있는 기회를 제공합니다. 당사의 풍부한 경험과 견고한 프로세스 데이터베이스는 단일 전구체 밀도 또는 다공성 Low-k ILD에 대한 ILD 요구 사항을 충족시키는 맞춤형 솔루션을 개발하는 출발점을 제공할 수 있습니다.

참고 문헌:

O’Neil M. L. et al. Optimized Materials Properties for Organosillicate Glasses Produced from Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition(플라즈마 강화 화학 기상 증착을 통해 생산된 유기실리케이트 유리에 최적화된 소재 특성), MRS Proceedings, Vol 766, Cambridge Univ Press 2003

Ridgeway R. G. et al. Development of Porous Low-k Precursor to Provide Enhanced Mechanical Properties without Sacrificing Carbon Content(탄소 함량에 영향을 주지 않으면서 강화된 기계적 특성을 제공하는 다공성 Low-K 전구체의 개발), Proceedings Semicon Taiwan, 2016년 9월

저자

Robert Ridgeway는 과거 27년 동안 전자 기술 분야에서 근무했습니다. 그는 현재 애리조나 주 템피에있는 유기실란 PECVD/FCVD 응용 개발 팀의 그룹 리더입니다. Bob은 Drexel University에서 화학 박사 학위를 받았습니다.

Robert.Ridgeway@nullversummaterials.com

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