半導体の窒化シリコン- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

窒化シリコン（ $s 私_{3} n_{4}$ ）は、半導体技術の進歩において極めて重要な役割を果たした資料です。しばしば二酸化シリコンによって影が覆われていますが（ $s 私 o_{2}$ ）、そのユニークな特性により、パッシブデバイスコンポーネントからアクティブトランジスタ要素まで、さまざまなアプリケーションに不可欠です。

窒化シリコンのユニークな特性

窒化シリコンには、特定の半導体アプリケーションに優れた選択肢となる特性の組み合わせがあります。

高誘電率（ $k$ ）： に比べ $s 私 o_{2}$ （と $k$ 約3.9）、 $s 私_{3} n_{4}$ 誘電率が高い（通常は7.5から8の範囲）。このプロパティにより、特定の領域でより多くの電荷を保存することができます。これは、コンデンサとメモリセルのサイズを縮小するために重要です。たとえば、動的ランダムアクセスメモリ（DRAM）では、より高い $k$ のような素材 $s 私_{3} n_{4}$ 細胞の寸法が縮小するにつれて、十分な静電容量を維持し、データの損失を防ぐのに役立ちます。
優れた拡散障壁： の最も重要な機能の1つ $s 私_{3} n_{4}$ 半導体では、原子の拡散、特に水分子やナトリウムのようなアルカリイオンに対する非常に効果的な障壁として作用する能力があります。このプロパティは、理想的な素材になります 不動態化層 そして カプセル化フィルム 、デバイスのパフォーマンスと信頼性を低下させる可能性のある環境汚染からチップの繊細なアクティブな領域を保護します。
機械的硬度が高い： 材料の固有の硬度と機械的強度により、 ハードマスク リソグラフィおよびエッチングプロセスで。より柔らかい素材とは異なり、 $s 私_{3} n_{4}$ 積極的なプラズマエッチングに耐えることができ、侵食を最小限に抑えて、基礎となる層への複雑なパターンを正確に伝達することができます。これは、高アスペクト比構造を製造するために特に重要です。
低熱膨張係数： の熱膨張係数 $s 私_{3} n_{4}$ 比較的低く、シリコンのそれと密接に一致しています。この類似性は、アニーリングや堆積などの処理段階で遭遇したものなど、熱サイクル中のデバイスの機械的応力を最小限に抑えます。ストレスの減少は、亀裂や剥離を防ぎ、デバイス全体の収穫量と寿命を改善するのに役立ちます。

半導体デバイスの主要なアプリケーション

窒化シリコンは、半導体チップ内のさまざまな重要な役割で採用されています。

誘電スペーサー： F私nfetやその他の高度なトランジスタアーキテクチャの製造において、 $s 私_{3} n_{4}$ スペーサー素材として使用されます。これらのスペーサーは、ソースとドレン端子からゲートを電気的に分離します。これは、短絡を防ぎ、チャネルの長さを制御するための重要な機能です。
ゲート誘電体： その間 $s 私 o_{2}$ 従来のMosトランジスタの標準であり、 $s 私_{3} n_{4}$ ゲート誘電体スタックで使用して、より高い静電容量と漏れ電流を低くすることができます。これは、フローティングゲートフラッシュメモリなどの不揮発性メモリテクノロジーに特に関連しています。電荷をトラップするレイヤーとして、または多層ゲート誘電体スタックの一部として機能します（例えば、 $oNO$ スタック： $s 私 o_{2}$ / $s 私_{3} n_{4}$ / $s 私 o_{2}$ ）。
危険性とカプセル化： 最終的な保護層として、のフィルム $s 私_{3} n_{4}$ チップ表面全体に堆積することができます。これ 不動態化層 統合された回路を水分、化学物質、および機械的損傷から保護し、デバイスの長期的な信頼性を大幅に向上させます。
層間誘電体（ILD）： 一部のアプリケーションでは、 $s 私_{3} n_{4}$ 金属間誘電層で使用され、異なる導電性相互接続を分離します。その高密度とバリア特性は、高度な相互接続の一般的な故障メカニズムである周囲の誘電体への金属原子（銅など）の拡散を防ぎます。

窒化シリコンセラミックの役割

また、ウェーハへの薄膜堆積を超えて窒化シリコンのより広い用途に注目する価値があります。高純度 窒化シリコンセラミック 半導体製造機器自体のコンポーネントを作成するために使用されます。その例外的な硬度、熱衝撃耐性、化学的不活性は、ウェーハの取り扱いツール、炉チューブ、過酷で高温環境で動作するさまざまな備品などの部品に最適です。この二重の役割は、チップとチップを作る機械の材料として、業界全体にとってその重要性を強調しています。

結論として、窒化シリコンの電気的、機械的、化学的特性のユニークな組み合わせは、現代の半導体製造における重要な材料としての場所を固めています。効果的な拡散障壁として機能する能力、高 $k$ 誘電体と機械的に堅牢なハードマスクは、チップテクノロジーがより小さく、より複雑なスケールに進むにつれて、その継続的な関連性を保証します。