Koyo Thermo Systems Ltd. Aushärtung von low-k dielektrischen Schichten.
Koyo Thermo Systems

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Diffusion   Oxidation   H2-Temperung   Polyimid   Kupfer   low-k   polySilicium   Nitrid   TEOS   BPSG   LPSOG

Härtung von low-k dielektrischen Schichten

Viele Prozesse sind für Koyo Thermo Systems Halbleiteröfen verfügbar. Koyo Thermo Systems hat ein Applikationslabor in Tenri, Nara, Japan und ein Anwendungszentrum in Uppsala, Europa, das in Zusammenarbeit mit der Universität Uppsala betrieben wird. Neue Ofentechnologien und Prozesse werden in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden entwickelt. Koyo Thermo Systems kann des weiteren den Kunden Hilfestellung bei der Lösung von Prozessproblemen geben. Auf dieser Seite diskutieren wir den Härtungsprozess von low-k Dielektrika, für den Öfen von Koyo Thermo Systems besonders gut geeignet sind.

Low-k Dielektrika

Für die Herstellung von 0,18µm Schaltkreisen werden dielektrische Schichten benötigt, die einer Siliciumdioxidschichtdicke von nur 4nm entsprechen. Für 0,13µm Strukturen werden gar Schichten benötigt die einer 2nm SiO2 Schicht entsprechen. Für eine weitere Strukturverkleinerung wird die Verwendung von SiO2-Schichten immer kritischer und alternative Materialien müssen entwickelt werden. Bereits in naher Zukunft werden sich low-k Materialien mehr und mehr durchsetzen.

Low-k Material kann in modernen Halbleiterfabriken für mehrschichtige Verbindungen, für Zwischenschichtdielektrika (ILDs), Passivierungsschichten, Isolation flacher Gräben und Maskierung tiefer Gräben eingesetzt werden. Low-k Material kann entweder mit traditionellen Aluminiumbahnen oder mit modernen Doppel-Damaszen Kupferprozessen eingesetzt werden.

Low-k Materialien können in folgende Gruppen eingeteilt werden: Dotierte Oxide, organische Materialien, hochfluorinierte Materialien und poröse Materialien. Die Gruppe der porösen Materialien kombiniert Mikroporen mit den anderen aufgezählten Materialien. Herkömmlich eingesetztes Siliciumdioxid besitzt eine Dielektrizitätskonstante von 4,2. Luft wird als idealer Isolator angesehen und besitzt eine Dielektrizitätskonstante von 1. Poröse Materialien können daher generell niedrigere Dielektrizitätskonstanten erreichen als die entsprechenden massiven Stoffe. Diese neuen Materialien werden für ICs mit Strukturen <0,10 µm entwickelt. Dielektrizitätskonstanten von 2-3 können erreicht werden. Oxide, dotierte Oxide, organische Materialien sowie hochfluorinierte Materialien werden künftig alle mit Mikroporen kombiniert werden.

Abscheidemethoden

Low-k Materialien können entweder aufgeschleudert oder per CVD-Verfahren abgeschieden werden. Für poröse Materialien wird vorwiegend das Aufschleuderverfahren genutzt. Dabei muss besonders auf eine kontrollierte Verdampfung von Lösungsmitteln geachtet werden. Die anschließend nötige Aushärtung findet normalerweise in einem Batch-Ofen statt. Heute werden zumeist Vertikalöfen für diese Anwendung eingesetzt, um die erforderlichen hohen Temperaturgleichmäßigkeiten zu erreichen. Die Aushärtetemperatur liegt jedoch normalerweise bei 350°C - 400°C, was hohe Anforderungen an den gewöhnlichen Vertikalofen stellt.

LGO Heizelement

Der Aushärtungsprozess

Koyo Thermo Systems besitzt langjährige Erfahrungen mit dem ähnlichen SOG Härte-Prozess und hat hierfür einen speziellen Ofen mit einem LGO Heizelement mit besonders niedriger thermischer Masse entwickelt. Jetzt hat Koyo Thermo Systems erneut einen Ofen für die Härtung von low-k Dielektrika entwickelt. Das verwendete LGO Heizelement wird seit Jahren bereits erfolgreich in Koyo Thermo Systems Öfen für andere Niedrigtemperaturprozesse wie beispielsweise Polyimidhärtung und Wasserstofftemperung eingesetzt.

Sauerstoffwerte

Niedrige Sauerstoffwerte

Für die Herstellung guter low-k Dielektrika ist ein Sauerstoffgehalt von unter 20 ppm während des Prozesses unabdingbar. In unserem Koyo Ofen können Sauerstoffwerte von unter 8ppm erreicht werden. Diese niedrigen Sauerstoffwerte machen denoch keine Evakuierungstechnik erforderlich! Koyo Thermo Systems hat einen (wesentlich günstigeren) atmospherischen Ofen entwickelt, der die Bedürfnisse des Polyimid-Härtens erfüllt und ausgezeichnete Resultate liefert. In der Graphik sehen sie das Absinken des Sauerstoffniveaus im Ofen über die Zeit (von rechts nach links, mit mehrfach wechselnder Konzentrationsskala).

Vertikalofen

Die Öfen

Koyo Thermo Systems produziert Vertikalöfen für die Härtung von low-k Dielektrika für Losgrößen von 100-150 Wafern. Die 150mm- und 200mm-Versionen sind mit Beladekarussel (VF5100) und wahlweise mit integriertem Kassettenspeicher verfügbar (VF5300). Für die Behandlung von 300mm Scheiben hat Koyo Thermo Systems eine FOUP beladene, große Version entwickelt (VF5900). Weiterhin steht ein Mini-Batch Ofen zur Verfügung (VF5700). Für Pilotlinien und Forschungsinstitute gibt es den manuell zu beladenden VF1000 für Wafergrößen von 150mm bis 300mm.

Bitte kontaktieren sie uns , wenn sie mehr Informationen über low-k cure bzw. unsere entsprechenden Öfen benötigen. Testläufe mit unseren Öfen können in unserem Applikationslabor in Tenri durchgeführt werden.

Crystec Technology Trading GmbH diskutiert mit Ihnen gerne weitere Details.
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