полупроводниковой промышленности шаги до проблем сегодня, завтра - и на следующий день после, что,

Обновление

Разделяя общие цели в химической промышленности процесса - повышение эффективности, совершенствование продукции и снижение воздействия на окружающую среду - производителей полупроводников может быть только промышленность систематически устанавливать свои собственные ожидания: на основе консенсуса, строгие количественные показатели полупроводниковых возможностей и размеров. Возьмите Международный технологический Дорожная карта для полупроводников (public.itrs.net), общеотраслевую усилия для выявления технологических проблем и потребностей в будущем.

Хотя основные усилия были направлены на миниатюризацию и последней цели на самом деле о внесении вещей больше. Большинство кремниевые чипы производятся на 200 - мм кремниевых пластин, но и промышленность готовится к 300-мм пластин. "Очевидно, что новый размер пластин будет иметь огромное влияние на инструменты", говорит Клайн

Большие пластины, большие проблемы

Последние слабости в мировой экономике, однако, в сочетании с спад экономической "кремний цикла" поставили 300-мм многих производителей планов. "В конце 2000 года, люди ставили большие деньги для пуска 300-мм фабрики", говорит аналитик AMR Research Vinay Asgekar. "Однозначно, все они были замедлились". Но как только экономика набирает и 300 мм производства идет полным ходом, тем больше размер пластин может означать значительную экономию средств для производителей - около 30% в чип, говорит Asgekar. 300-мм пластины около 225% от площади поверхности и может держать около 240% от отдельных чипов, иначе известный как умирает от 200-мм пластины.

Есть и другие важные последствия. "Эргономика только требует от вас автоматизировать многие из обработки и передачи носителей", говорит Марк Чунг, директор по связям с инвесторами по Брукс-PRI автоматики (Челмсфорд М.; <A HREF = "http://www.brookspri.com "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.brookspri.com </ A>). Помимо того, что слишком тяжело для человека-оператора в обращении, пластин чрезвычайно уязвимы к вибрации и чрезмерного движения - и каждый может стоить миллионы долларов. "Таким образом, только от обработки и защиты аспекты Только автоматизации имеет решающее значение."

С его приобретением PRI, отмечает, Arthur D. Little директора Ирвина Винклера, Брукс недавно стал крупнейшим поставщиком для автоматизации промышленности. Компания была сосредоточена на 300 мм за последние несколько лет, активно приобретения компаниями с целью предоставления различного оборудования и программного обеспечения, предлагая охватить все из кассеты обработки роботов, управления производством систем, а также отправки и планирования систем, контроля окружающей среды и электронной диагностики.

Высокий уровень автоматизации связанных с 300-мм производства поднимает планку для индустрии. "В 200-мм мире, вы могли бы операторы проведения кассет с стокер на часть оборудования, но теперь все должно быть автоматизировано," говорит Чанг. "Человек может взглянуть на инструмент и знаю, что это вниз, часть программного обеспечения, должен быть в состоянии понять это."

Введите химического машиностроения

Химическая производителей, так же, стратегически диверсификации их продукции для удовлетворения полупроводниковой промышленности. "Эти компании уже есть служебные отношения с производителей полупроводников, поэтому они имеют возможность стать полноправным - поставщик услуг", объясняет аналитик AMR Leif Эриксен.

Air Products и химических веществ (Аллентаун, Пенсильвания; <a target="_blank" href="http://www.airproducts.--" rel="nofollow"> www.airproducts.-- </ A> COM), который начал путем предоставления специальных газов в промышленности, с тех пор стала крупнейшей без кремния поставщиком производстве полупроводников, говорит Джо Stockunas, директор по маркетингу электроники. Кроме того, специальные газы, компания предоставляет химического осаждения паров (ХОП) прекурсоров, химических веществ электронных процесс, посредством альянса с GEM материалы микроэлектроники (ранее Honeywell специальных химических веществ; Чандлер AZ), и суспензии для химико-механической полировки (CMP) путем создания совместного предприятия с DuPont (Уилмингтон, DE; <a target="_blank" href="http://www.dupont.com" rel="nofollow"> www.dupont.com </ A>). Компания поставляет также связанного с ними оборудования и услуг.

Поставщики также помогает своим клиентам решения этих многолетних целей производства продукции с большей эффективностью. Трифторид азота (NF 3 югу ^ ^), например, по специальности газ, используемый для очистки камер сердечно-сосудистых заболеваний, как правило, после обработки каждой 1-6 пластин. "Без него частиц строительства в камеры приведет к дефектам в пластинах, что переводится как непригодные умирает", объясняет Stockunas. Использование газоочистки можно представить, по мере на 30% больше пропускной способности в инструмент сердечно-сосудистых заболеваний, добавляет он.

И, в то время как 300-мм производства потребуется больше газа, компания говорит, что ей удалось разработать процессы, использовать эффект масштаба. "Хотя у вас есть 225% больше, умирает из 300 мм пластин, чем 200-мм пластины, вам нужно использовать только 45% больше, Н. Ф. ^ ^ 3 подпункта", говорит Stockunas. "Мы собираемся продавать больше Ф. ^ ^ 3 к югу, но это будет более экономически выгодным для наших клиентов".

Лучше очистки также цель технология, использующая сверхкритических CO2 (SCCO ^ 2 ^ к югу), вместо воды, чтобы удалить остатки Etch. "Если две функции на устройстве 100 нм друг от друга, поверхностное натяжение воды достаточно сил, чтобы свернуть функций", говорит Дана Дарем, бизнес-директор

ACT линейки продуктов на Ашленд специализированной химической продукции (Дублин OH; <a target="_blank" href="http://www.ashland.com/businesses/specialtychem.html" rel="nofollow"> www.ashland.com / бизнеса / specialtychem.html </ A>), которая объединяется с экрана Dainippon Mfg. Co (Киото, <A HREF = "http://www.screen.co.jp/index.html" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW"> www.screen.co.jp / index.html </ A>) и Kobe Steel. SCCO ^ 2 ^ к югу только не получить работу, поэтому компании разрабатывают добавки, которые могут быть coinjected с SCCO подпункта 2 ^ ^. "Мы добавить небольшое количество материалов, которые не отличаются от наших существующих мокрой химии", объясняет Дарем. В дополнение к линии избежать краха, по его словам, этот процесс может быть более быстрым и более экологичных, чем существующие на водной основе процессов.

Фотолитографии также открывает возможности для новых процессов и разработка учебных материалов. С 193-нм фотолитографии, традиционные линзы плавленого кварца хорошо работать для некоторых приложений, говорит, Сантьяго-дель-Пуэрто, главный инженер ASML (Veldhoven, Нидерланды; <A HREF = "http://www.asml.com" целевых = "_blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.asml.com </ A>), диверсифицированный поставщик оборудования, которое в последнее время приобрела конкурента Силиконовой долине группы. "Но в 157 нм, кварц поглощает свет, поэтому производители начали использовать линзы из фтористого кальция (CaF 2 ^ ^ к югу)," объясняет-дель-Пуэрто. Потому что CaF 2 ^ ^ к югу экспонатов двупреломления, либо стремится к преломляют свет в двух разных направлениях, она может в конечном счете, должен быть объединен с другими материалами, такими, как BaF югу ^ ^ 2, однако Сейчас задача состоит лишь то, CaF 2 ^ к югу ^ кристаллов, которые будут достаточно свободными от загрязнений и структурных дефектов.

Монокристаллов технологий (ПКТЗ; Гилберт А; <a target="_blank" href="http://www.sct-llc.com" rel="nofollow"> www.sct-llc.com </ A>) утверждает, он нашел способ сделать это. В то время как к югу CaF 2 ^ ^ традиционно выращивают були методом Бриджмена - Стокбаргера (КЭП, октябрь 2001, с. 10-14), а затем нарезанный на пластинки, метод ПКТЗ растет одной пластины из стороны в сторону - эффективно производство кристаллов около 64 раз быстрее, говорит генеральный директор ПКТЗ и соучредитель Кирилл Pandelisev. Кроме того, по его словам, метод позволяет лучше контролировать температурный градиент, предотвращение нежелательных зарождения и расширения монокристаллического урожая. "В процессе Бриджмена, вы положили его в тигле, подождать, откройте его и молиться, что результат будет хорошим", говорит Pandelisev. Для дальнейшего повышения качества кристаллов, ПКТЗ добавляет очистки шаг, в котором реактивных газов клокотало через расплав для удаления загрязнений. ПКТЗ процесс будет адрес тройных соединений (например, CaF 2 ^ ^ к югу и к югу BaF ^ ^ 2), а также, Pandelisev добавляет.

Существенные изменения

Как размеры продолжать сокращаться, производители прибегают к альтернативным материалов для создания своих фишек. Алюминия (траншеях) и вольфрама (для отверстий) традиционно используются в качестве проводки для полупроводников, например. Но высокое удельное сопротивление этих металлов (например, 2,7 (MU) омега-см для алюминия) делает их непригодными во все меньших проводов. Таким образом, промышленность превратилась в меди (1,7 (MU) омега - см) вместо нее.

В то время как алюминий-вольфрам проводка может быть создан путем напыления и травления вычитания, однако, меди, не может, поэтому она применяется процесс, называемый воронить или два - Дамаскин - якобы им декор техника, используемая swordmakers древнего Дамаска. Здесь, окопы и отверстий в первую запечатлелись в прослойка диэлектрика (МН) пленки на подложке. Барьерного слоя (как правило, тантала нитрида) применяется для предотвращения меди из рассеивается через диэлектрик, а затем семян слоя меди на начало зарождения. Массовая меди затем переведенные с помощью гальванического. Химико-механической полировки (CMP) выполняется для удаления избытка металла, объясняет Dan Вуди, СС менеджер Корнелл нанотехнологические фонда (CNF; Итака, штат Нью-Йорк; <A HREF = "http://www.cnf.cornell.edu" мишень = "_blank" относительной = "NOFOLLOW"> www.cnf.cornell.edu </ A>). СС предполагает сознательно размещения пластин в высоких частиц шлама - ", которая выглядит довольно противоречащий, учитывая огромные усилия можете предпринять, чтобы держать его в чистоте", добавляет Вуди.

Производители продолжают работать ошибок из меди процессов. Высокого удлинения (т. е. узкие и глубокие) особенностей чипов сегодня, например, требуют, чтобы траншей и отверстий заполняется снизу вверх, а не со стороны стены внутрь. Таким образом, гальванизирует решения содержат добавки называется ускорителей для увеличения роста в нижней части функций. "Ускорителем является относительно небольшая молекула, которая поглощает на поверхности меди," объясняет Уилберт ван ден Хук, технический директор и исполнительный вице-президент по Novellus (Сан-Хосе, Калифорния; <A HREF = "http://www.novellus.com" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW"> www.novellus.com </ A>). Поскольку медь растет в нижней части функцию, уменьшает площадь поверхности. Так как катализатор не расходуется, увеличивается его концентрация, превышение скорости ускорение дальше. Подавления и скреперы, то же самое, это добавки, которые останавливают рост меди и выровнять поверхность.

"При правильном добавок, можно получить очень низкий дефектов", говорит ван ден Хук. "Но с неправильным комбинацию, можно выращивать красивые меди, и это выглядит прекрасно, пока вы СС, а потом вдруг вы видите, что вы потянув из зерна". "Очень часто вы что-то польский, и вы увидите небольшой коррозии на конце - и технологов, которые управляют модуль СС получить много тепла за это", говорит Гаутам Гровер, медь менеджер линейки продуктов компании Кабот микроэлектроники (Аврора IL; <a target="_blank" href="http://www.cabotcmp.com" <rel="nofollow"> www.cabotcmp.com />). "Некоторые работы мы сделали и другие, очень четко, что при изменении гальванизирует химии можно очень влияет на то, что пластины выглядит, как после СС".

Как линии становятся все меньше, медь становится все более восприимчивы к электромиграции, явление, в котором атомы металла, сдвинется с места в ответ на электрический ток. Электромиграция связано с площадью в меди, так что чем меньше размер функция, тем хуже электромиграции. "Таким образом, хотя медь была более надежной на 0,18 (MU) м, 0,1 (мю) надежность т меди сразу же на первый план проблемы". Медь также достаточно чувствительны к коррозии, а реактивный характер. "Медь является ядом для определенных частей устройства", говорит Гровер. "Если ионы меди мигрируют, где ваши транзисторы на переднем конце, они могли бы убить устройства". Гальванических добавок, которые осложняют химии, также должна быть управляемой.

"Там очень сильное взаимодействие между химии, используемых в процессе напыления, в гальваники, в процессе СС, и все последующие шаги", говорит ван ден Хук. В предыдущие поколения чипов, добавляет Гровер, интеграции СС для вольфрама и диэлектриков (например, оксида кремния) было гораздо проще. Медь очень мягкий, во-первых, для другой, а СС может быть сделано одновременно для вольфрама и его барьерного слоя (например, титана и нитрида титана), это трудно сделать то же самое для меди и ее барьерного слоя (как правило, тантал или танталовые нитрида). "Так очень многое часть промышленность использует два СС шаги - один польский меди и один польский барьер", Гровер объясняет.

Обработка диэлектрических материалов, в свою очередь, добавляет сложности. Как полупроводниковых возможности становятся меньше, производители должны материалов с более низким значениям А (диэлектрическая постоянная, А = 3,9 для оксида кремния; л

Еще одна проблема, связанная с обработкой диэлектриков диффузии газов. "Кислород и вода легко диффундировать через эти материалы, и может вызвать проблемы с надежностью с медью и газов, как аммиак, если они используются в этом процессе, будут поглощать в фильме, а затем вызывать литографии таких проблем, как фоторезиста отравления", говорит ван ден Хук . Эти вопросы решаются с помощью герметичного диэлектрического барьера для предотвращения диффузии воды и кислорода, от достижения меди, а также обеспечение того, чтобы после диэлектрические процессы не использования азота, что может привести к отравлению фоторезиста, добавляет он.

Как низко А ехать?

Нового поколения с низким А диэлектриков, которые Корбетт говорит, должен вступить в игру на 100 - или 90-нм производства, представляет большие вычислительные задачи. Для уменьшения значения k. еще дальше, компании разрабатывают пористых диэлектриков - Air Products 'MesoELK; коралловых в Novellus; Шелковый Доу; Dow Corning в (Мидленд ИМ, <A HREF = "http://www.dowcorning.com" целевых = " _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.dowcorning.com </ A>) XLK и компании Honeywell (Миннеаполис MN; <A HREF =" http://www.honeywell.com "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> <www.honeywell.com />) и GX Nanoglass, чтобы назвать несколько. Ключ к последовательной диэлектрических производительности является формирование одинакового размера и распределенных наноразмерных пор в материале.

Шипли микроэлектроники (Мальборо М.; <a target="_blank" href="http://www.shipley.-" rel="nofollow"> www.shipley.- </ A> COM), подразделение компании Rohm

Разработка продукта обратил на Rohm

Диэлектрика может быть наиболее сложным компонентом интеграции в различных процессов клиентов ", говорит Джефф Калверт, менеджер по продукции передовых R

Полезные ссылки

Международный технологический Дорожная карта для полупроводников Semiconductor public.itrs.net Подворье Фонд <a target="_blank" href="http://www.csfoundation.org" rel="nofollow"> www.csfoundation.org </ A> CNF в СС Primer <a target="_blank" href="http://www.cnf.cornell.edu/equipment/CMPPrimer.html" rel="nofollow"> www.cnf.cornell.edu / оборудование CMPPrimer.html </ > SEMATECH <a target="_blank" href="http://www.sematech.org" rel="nofollow"> www.sematech.org </ A>