半導体製造の課題:原子レベルでの歩留まり
現代の半導体製造は、人類の歴史の中で最も複雑な製造プロセスであると言われています。ロジックノードが3nm以下に縮小し、3 d nandメモリスタックが200層以上になると、製造ツール内の物理的許容誤差はオングストローム単位で測定されます。このような環境では、マイクロ粒子汚染とプラズマ誘発工具摩耗ウエハ生産量の最大の敵です
中プラズマ刻印核分裂、活性ガス(CFスロットと₄よう、CHF₃、Cl₂HBr)に電源を入れられる強力なプラズマ物理と化学物質を取り上げた従来の金属はすぐに腐食し、標準的なポリマーは溶けたりガスが出たりします。シリコンと石英(sioゾル)は一般的に使用されるが、急速な浸食速度や脆性に苦しむ。高純度窒化ケイ素(Si₃N₄)そのギャップを埋める重要な先進セラミック材料として浮上し、プラズマ抵抗性、機械的靭性、高度なノードfabに必要な超低粒子発生の究極の組み合わせを提供します。
鍵Si₃N₄文化財いくつです環境
| 財産 | Si₃N₄の値 | 半導体意味 |
|---|---|---|
| 純度レベル | > 99.99% (4 n) | 金属/移動イオンウェーハの汚染を防止します |
| プラズマ浸食抵抗 | 異例 | socl2とsocl2の反応性が高い |
| 粒子生成 | 超低 | ウエハの欠陥密度を最小化(歩留まり向上) |
| 骨折靭性を分担(KIC) | 6 ~ 8メガパスカル・m½ | ロボットウェハハンドリング中の致命的な破損を防止します |
| 屈曲力 | 700-1000 MPa | 炉ボートの重いウェーハ負荷をたるむことなくサポートします |
| 熱ショック(ΔT) | > 800°C | cvd /拡散炉の急速加熱/冷却に耐えます |
Si₃の役割N₄焦点指輪プラズマ刻印の寝室で
エスアイ₃の最も重要なアプリケーションN₄fabはフォーカスリング(またはエッジリング)誘電体と導体のエッチングツールで。このリングはシリコンウェハを取り囲み、プラズマシースを形成してウェハでの均一なエッチングを保証します'極端なエッジです。以下の図】どうSi₃N₄性能シリコンこの環境で:
図1:プラズマエッチ大韓& Si₃N₄置き指Cross-div
エッジ効果問題
300mmウェーハの端部では、プラズマシースが自然に曲がり、イオンの衝撃が不均一になり、エッチングの均一性が低下します。のSi₃N₄置き指を組んで物理的および電気的境界として機能するため、プラズマシースはウェハ表面全体にわたって完全に水平に維持され、中心から端までの臨界寸法(cd)の均一性が確保されます。
粒子欠陥予防
フォーカスリングが(シリコンや石英のように)急速に侵食されると、マイクロ粒子が剝がれてウェーハに付着し、マイクロチップが破壊されます。また高密度純度の高いSi₃N₄一律侵食徐々にパーティクル加算器の欠陥を最大80%削減します標準材料と比較して、直接ファブ歩留まりを向上させることができます。
エスアイ₃のコアアプリケーションN₄Fab
1. プラズマエッチングフォーカスリング& showerheads
役をウェハの周りのプラズマの境界を定義します;広がって活性ガスます
Si₃N₄の利点:フッ素・ハロゲンに対する耐性に優れています。数千時間のrf時間にわたって正確な寸法公差を維持し、3 d nandの高アスペクト比穴に対して一貫したエッチングプロファイルを確保します。
2. cmp保持リング&ドレッサー
役を化学的機械的平坦化(cmp)中にウェーハキャリヤパッドを所定の位置に保持;研磨パッドを調整します。
Si₃N₄の利点:極度の硬度(hv 15 gpa)と高い破壊靭性により、高いダウンフォースプレッシャー下でのチッピングを防止します。高感度cmpスラリーを金属イオンで汚染しません。
3. 拡散& LPCVDウエハー船
役を高温(最大1200°c)の酸化炉およびcvd炉内に100枚以上のウェーハを垂直に保持します。
Si₃N₄の利点:ゼロ高温クリープ(たるみ)。石英船時間が経つにつれてワープウエハー原因と違って滑りSi₃N₄船チビ硬直壊滅的な破損し作製中ロボット防止やミニ・タキートス
4. リソグラフィ&検査段階
役をeuv / duvリソグラフィとウェハ検査ツールの構造部品、ミラー、および運動ステージ。
Si₃N₄の利点:優れた比剛性(剛性重量比)と低熱膨張。振動のない超高速ステージ加速が可能で、ナノメートルレベルの重ね合せ精度を確保します。
Si₃N₄配置全国Fabプロセスフロー
以下の図地図エスアイ₃の統合N₄セラミック半導体front-end-of-lineの構成要素として大きなステップ(FEOL)とback-end-of-line (BEOL)製造フロー:
図2:Si₃N₄成分半導体プロセスフロー
ファブの歩留まりとコストの優位性
増えウエハー収益率
高度なノードでは、1つのマイクロ粒子が数百万ドルのウェハロットを殺す可能性があります。Si₃N₄'s超低パーティクル生成と金属不純物の欠如は、直接より高い歩留まり率につながり、1つの工具で年間数百万の追加収益を生み出します。
拡張サイクル午後
摩耗したフォーカスリングを交換するために予防保守(pm)のために工具を開くたびに、fabの生産時間は12 ~ 24時間失われます。Si₃N₄'sの遅い浸食速度により、pm間隔を30 ~ 50%延長し、総合設備効率(oee)を大幅に向上させることができます。
ツール保護
もろいと違っソギョン(SiO₂)ロボットの際に砕けESC lyonウエハー送金と損傷を与えたりSi₃N₄'s高い破壊靭性(6-8 mpa・m½)は、偶発的な衝撃に耐え、数百万ドルのチャンバー内部を保護します。
エッチ大韓材质比較:螺纹种类:Si₃N₄vs代案
| 財産 | Si₃N₄(純度の高い) | シリコン(Si) | ソギョン(SiO₂) | アル₂O₃ | SiC(例えば、) |
|---|---|---|---|---|---|
| プラズマ浸食率 | 低い★ | 高い | 適度な | 低 | 低い |
| タフネス骨折です | 高(8)★ | (~ 1) | 低い(~ 0.8) | 低(3 ~ 4) | 低(3 ~ 4) |
| 粒子生成 | 超低★ | 適度な | 高(ピーリングアイテムで) | 適度な | 低 |
| 導電性 | 絶縁体 | 半導体 | 絶縁体 | 絶縁体 | 半導体 |
| 相対費用 | 高い | 媒体 | 低 | 媒体 | 高い |
★フォーカスリングのプロパティのベストバランス。し例えば,SiC,プラズマ抵抗に优れ、をN低靭性高コスト・減れSi₃多くの基準刻印アプリケーションは優先交渉対象選択₄耐冲撃性と費用効果だと批判している。
半導体用露光装置Si₃の提携なぜHUACIJULIできるがN₄?
超純度焼成
4 n +生粉末を使用した独自のgps / hip焼結プロセス。金属不純物をppbレベルまで厳格に管理し、ファブ内のモバイルイオン汚染をゼロにします。
Cleanroom-Ready仕上げ
isoクラス6/7クリーンルーム環境で精密cnc研削とラッピング。部品は超音波洗浄され、輸送中の粒子汚染を防ぐために真空パックされています。
複雑な幾何学熟達
複雑なフォーカスリングプロファイル、ガスshowerhead穴パターン、および微細なウェハボートカンチレバーをマイクロメートルの公差に合わせて製造する5軸加工機能。
製造工程の歩留まりとpmサイクルの最適化?
工具の図面とプラズマ化学仕様書をお送りください。高純度地金を既存の半導体素材チームは・エンジニア風習Si₃N₄解決策今の消耗品より上向くだろう。
半導体の工程相談を依頼するよくある質問(faq)
Q1:代わりにSi₃N₄どうしてプラズマエッチフォーカスリング?用のシリコン撤退する
シリコンは導電性で安価ですが、フッ素系プラズマ中で急速にエッチングするため、頻繁な交換と高い粒子数の生成が必要です。Si₃N₄化学的耐性が格段に向上しこれらのプラズマは、2 ~ 3倍の寿命を持ち、pmダウンタイムを低減し、ウェーハ端部の粒子欠陥率を大幅に低減します。
Q2: Si₃はどうやってNシート汚染₄防止すること?
Semiconductor-grade Si製造₃N₄>へ;純潔99.99%だ。アルカリ金属(na、kなど)および重金属はppbレベルで厳密に管理されています。これにより、モバイルイオン汚染トランジスタのしきい値電圧が変化し、致命的なデバイス故障を引き起こす可能性があります。さらに、その高い靭性は、脆性のある石英部品を悩ますマイクロチッピングや剝離を防止します。
Q3:何でSi₃はN₄うえは船を中例えば炉ソクヨンは?
高温cvdや酸化炉(1200℃まで)では、二酸化硫黄(sio)の沈殿船がゆっくりと沈降する。この反りは、ロボットのアンロード中にウェーハがスリップ、固着、または破損する原因となります。Si₃N₄展示実質的にゼロクリープ1200°c完璧な寸法安定性を維持し、何千もの熱サイクルにわたるコストのかかるウェーハ破損を防止します。
Q4: Si₃N₄使用できるのであるエッチバック(化学機械Planarization) ?
はい。Si₃として広く見られる形態でN₄エッチバック保持指輪。保持リングは、ウェーハキャリヤパッドを高ダウンフォース下で所定の位置に保持します。Si₃N₄'s極度の硬度(hv 15 gpa)と高い破壊靭性により、リングの摩耗やチッピングを防止し、ウェーハ全体の均一な研磨圧力を確保し、スラリー汚染を防止します。
