Silikon nitrida di semikonduktor- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

SSayalSayakon nSayatrSayada ( $S Saya_{3} N_{4}$ ) adalah bahan yang telah memaSayankan peran pentSayang dalam kemajuan teknologSaya semSayakonduktor. Sementara serSayang dSayabayangSaya oleh sSayalSayakon dSayaoksSayada ( $S i HAI_{2}$ ), sifat -sifat uniknya membuatnya sangat diperlukan untuk berbagai aplikasi, dari komponen perangkat pasif hingga elemen transistor aktif.

Sifat unik silikon nitrida

Silikon nitrida memiliki kombinasi sifat yang menjadikannya pilihan yang unggul untuk aplikasi semikonduktor tertentu:

Konstanta dielektrik tinggi ( $k$ ): DibDaningkan dengan $S Saya HAI_{2}$ (dengan a $k$ sekitar 3,9), $S Saya_{3} N_{4}$ memiliki konstanta dielektrik yang lebih tinggi (biasanya mulai dari 7,5 hingga 8). Properti ini memungkinkan penyimpanan lebih banyak muatan di area tertentu, yang sangat penting untuk mengurangi ukuran kapasitor dan sel memori. Dalam memori akses acak dinamis (DRAM), misalnya, yang lebih tinggi $k$ materi seperti $S Saya_{3} N_{4}$ Membantu mempertahankan kapasitansi yang cukup karena dimensi sel menyusut, mencegah kehilangan data.
Penghalang difusi yang sangat baik: Salah satu fungsi paling penting dari $S Saya_{3} N_{4}$ Dalam manufaktur semikonduktor adalah kemampuannya untuk bertindak sebagai penghalang yang sangat efektif terhadap difusi atom, terutama molekul air dan ion alkali seperti natrium. Properti ini menjadikannya bahan yang ideal untuk lapisan pasif and film enkapsulasi , Melindungi area aktif chip yang halus dari kontaminasi lingkungan yang dapat menurunkan kinerja dan keandalan perangkat.
Kekerasan mekanik yang tinggi: Kekerasan dan kekuatan mekanis yang melekat pada materi membuatnya cocok untuk digunakan sebagai a Topeng keras dalam proses litografi dan etsa. Tidak seperti bahan yang lebih lembut, $S Saya_{3} N_{4}$ dapat menahan etsa plasma agresif, memungkinkan untuk transfer yang tepat dari pola rumit ke lapisan yang mendasarinya dengan erosi minimal. Ini sangat penting untuk membuat struktur rasio aspek tinggi.
Koefisien ekspansi termal rendah: Koefisien ekspansi termal $S Saya_{3} N_{4}$ relatif rendah dan sangat cocok dengan silikon. Kesamaan ini meminimalkan tekanan mekanis pada perangkat selama siklus termal, seperti yang ditemui selama langkah pemrosesan seperti anil dan deposisi. Mengurangi stres membantu mencegah retak dan delaminasi, meningkatkan hasil dan umur panjang perangkat secara keseluruhan.

Aplikasi utama di perangkat semikonduktor

Silikon nitrida digunakan dalam berbagai peran kritis dalam chip semikonduktor:

Spacer dielektrik: Dalam pembuatan finfet dan arsitektur transistor canggih lainnya, $S Saya_{3} N_{4}$ digunakan sebagai bahan spacer. Spacer ini mengisolasi gerbang secara elektrik dari terminal sumber dan tiriskan, fungsi vital untuk mencegah sirkuit pendek dan mengendalikan panjang saluran.
Gerbang Dielektrik: Ketika $S Saya HAI_{2}$ tetap menjadi standar untuk transistor MHAIS tradisional, $S Saya_{3} N_{4}$ Dapat digunakan dalam tumpukan dielektrik gerbang untuk mencapai kapasitansi yang lebih tinggi dan arus bocor yang lebih rendah. Ini sangat relevan dalam teknologi memori yang tidak mudah menguap, seperti memori flash gerbang mengambang, di mana ia dapat berfungsi sebagai lapisan jebakan muatan atau sebagai bagian dari tumpukan dielektrik gerbang multi-lapisan (mis., $HAINO$ tumpukan: $S Saya HAI_{2}$ / $S Saya_{3} N_{4}$ / $S Saya HAI_{2}$ ).
PASSIVASI DAN ENCAPSULASI: Sebagai lapisan pelindung terakhir, film $S Saya_{3} N_{4}$ dapat disimpan di seluruh permukaan chip. Ini lapisan pasif Melindungi sirkuit terintegrasi dari kelembaban, bahan kimia, dan kerusakan mekanis, secara signifikan meningkatkan keandalan jangka panjang perangkat.
Interlayer Dielectric (ILD): Dalam beberapa aplikasi, $S Saya_{3} N_{4}$ digunakan dalam lapisan dielektrik antar-logam untuk memisahkan interkoneksi konduktif yang berbeda. Sifat kepadatan dan penghalang yang tinggi mencegah difusi atom logam (seperti tembaga) ke dielektrik di sekitarnya, yang merupakan mekanisme kegagalan umum pada interkoneksi lanjut.

Peran keramik silikon nitrida

Perlu juga dicatat aplikasi silikon nitrida yang lebih luas di luar deposisi film tipis pada wafer. Kemurnian tinggi Keramik silikon nitrida digunakan untuk membuat komponen untuk peralatan manufaktur semikonduktor itu sendiri. Kekerasannya yang luar biasa, ketahanan guncangan termal, dan inertness kimia membuatnya ideal untuk bagian-bagian seperti alat penanganan wafer, tabung tungku, dan berbagai perlengkapan yang beroperasi di lingkungan yang keras dan suhu tinggi. Peran ganda ini - sebagai bahan pada chip dan di mesin yang membuat chip - sangat menyoroti pentingnya seluruh industri.

Sebagai kesimpulan, kombinasi unik silikon nitrida dari sifat listrik, mekanik, dan kimia telah memperkuat tempatnya sebagai bahan penting dalam fabrikasi semikonduktor modern. Kemampuannya untuk berfungsi sebagai penghalang difusi yang efektif, tinggi- $k$ dielektrik, dan topeng keras yang kuat secara mekanis memastikan relevansinya yang berkelanjutan saat teknologi chip berkembang menjadi skala yang lebih kecil dan lebih kompleks.