Szilícium -nitrid félvezetőkben

Szénlícénum -néntrénd ( $S{én}_3{N}_4$ ) egy olyan anyag, amely K -ulcsszerepet játszott a félvezető technológéna fejlődésében. Míg a szénlícénum -dénoxénd által gyaK -ran árnyéK -oljáK - ( $Sén{O}_2$ ), egyedén tulajdonságaén nélkülözhetetlenné teszénk a különféle alkalmazások számára, a passzív eszközkomponensektől az aktív tranzénsztor elemekéng.

A szilícium -nitrid egyedi tulajdonságai

A szilícium -nitrid tulajdonságok kombinációjával rendelkezik, amelyek kiváló választássá teszik a specifikus félvezető alkalmazásokhoz:

• Magas dielektromos állésó ( $k$ ):: Összehasonlítva $Sén{O}_2$ (a $k$ körülbelül 3,9), $S{én}_3{N}_4$ magasabb dielektromos állandóval rendelkezik (általában 7,5 és 8 között). Ez a tulajdonság lehetővé teszi a több töltés tárolását egy adott területen, ami elengedhetetlen a kondenzátorok és a memóriacellák méretének csökkentéséhez. Például a dinamikus véletlenszerű hozzáférés memóriájában (DRAM) magasabb $k$ anyagi anyag $S{én}_3{N}_4$ Segít fenntartani a megfelelő kapacitást, mivel a cellaméretek zsugorodnak, megakadályozva az adatvesztést.

• Kiváló diffúziós gát: Az egyik legkritikusabb funkció $S{én}_3{N}_4$ A félvezető gyártásban az a képessége, hogy rendkívül hatékony gátként működjön az atomok, különösen a vízmolekulák és az alkáli ionok, például a nátrium diffúziója ellen. Ez a tulajdonság ideális anyaggá teszi a passzivációs rétegek and beágyazási filmek , megvédve a chip finom aktív területeit a környezeti szennyeződéstől, amely ronthatja az eszköz teljesítményét és megbízhatóságát.

• Magas mechanikai keménység: Az anyag velejáró keménysége és mechanikai ereje lehetővé teszi a felhasználáshoz a kemény maszk A litográfia és a maratási folyamatokban. Ellentétben a lágyabb anyagokkal, $S{én}_3{N}_4$ képes ellenállni az agresszív plazma maratásnak, lehetővé téve a bonyolult minták pontos átvitelét a minimális erózióval rendelkező rétegekre. Ez különösen fontos a nagy aspektusú kategóriájú szerkezetek előállításához.

• Alacsony termikus tágulási együttható: A termikus tágulási együttható $S{én}_3{N}_4$ viszonylag alacsony, és szorosan megfelel a Szilíciumnak. Ez a hasonlóság minimalizálja az eszköz mechanikai feszültségét a termikus ciklusok során, például a feldolgozási lépések során tapasztalt, például a lágyítás és a lerakódás során. A csökkentett stressz segít megelőzni a repedést és a delaminációt, javítva az eszköz teljes hozamát és hosszú élettartamát.

Kulcsfontosságú alkalmazások félvezető eszközökön

A szilícium -nitridet különféle kritikus szerepekben alkalmazzák egy félvezető chipben:

• Dielektromos távtartó: A FinFets és más fejlett tranzisztor -architektúrák gyártása során $S{én}_3{N}_4$ távtartóként használják. Ezek a távtartók elektromosan elkülönítik a kaput a forrás- és lefolyó termináloktól, ez egy létfontosságú funkció a rövidzárlatok megelőzésére és a csatorna hosszának szabályozására.

• Gate dielektromos: Míg $Sén{O}_2$ továbbra is a hagyományos MOS tranzisztorok szabványa, $S{én}_3{N}_4$ Használható a kapu -dielektromos halomban a nagyobb kapacitás és az alacsonyabb szivárgási áramok elérése érdekében. Ez különösen releváns a nem felejtő memóriatechnológiákban, például a lebegő kapu flash memóriájában, ahol töltéscsapdás rétegként vagy többrétegű kapu dielektromos veremének részeként szolgálhat (pl. $Ono$ verem: $Sén{O}_2$ / $S{én}_3{N}_4$ / $Sén{O}_2$ ).

• Passziválás és beágyazás: Végső védőrétegként, a film $S{én}_3{N}_4$ letétbe helyezhető a teljes chip felületére. Ez passziváló réteg A nedvesség, a vegyi anyagok és a mechanikai károsodások integrált áramköreit árnyékolja, jelentősen javítva az eszköz hosszú távú megbízhatóságát.

• Interlayer dielektromos (ILD): Egyes alkalmazásokban, $S{én}_3{N}_4$ Fém-dielektromos rétegekben használják a különböző vezetőképes összeköttetések elválasztására. Nagy sűrűségű és gát tulajdonságai megakadályozzák a fématomok (például a réz) dielektrikumba történő diffúzióját, amely az előrehaladott összeköttetések általános meghibásodási mechanizmusa.

A szilícium -nitrid kerámia szerepe

Érdemes megjegyezni azt is, hogy a szilícium-nitrid szélesebb körű alkalmazásait az ostyák vékonyréteg-lerakódásán túl. Nagy tisztességű Szilícium -nitrid kerámia az alkatrészek létrehozására szolgál a félvezető gyártó berendezések számára. Kivételes keménysége, hőhatás-ellenállása és kémiai inertitása ideálissá teszi olyan alkatrészekhez, mint az ostyakezelő szerszámok, a kemencecsövek és a durva, magas hőmérsékletű környezetben működő különféle szerelvények. Ez a kettős szerep - mint a chip anyagának és a chipnek a gépek anyagának anyagát - a fényvilágot az egész iparág számára kiemelkedik.

Összegezve, a Szilícium -nitrid elektromos, mechanikus és kémiai tulajdonságainak egyedi kombinációja megszilárdította helyét, mint kritikus anyagot a modern félvezető gyártásában. Képessége, hogy hatékony diffúziós gátként szolgáljon, magas- $k$ A dielektromos és egy mechanikusan robusztus kemény maszk biztosítja annak folyamatos relevanciáját, mivel a chip -technológia egyre kisebb és összetettebb skálákra halad.