Tầm quan trọng của Silicon Nitride (SiNx) trong Chip
Trong sản xuất chip, có một vật liệu đóng vai trò quan trọng, đó là silicon nitride (SiNx). Mặc dù nó có thể không nhận được sự chú ý như các vật liệu bán dẫn nổi tiếng khác như silicon (Si), gali arsenide (GaAs) hoặc gali nitride (GaN), nhưng tầm quan trọng của nó là không thể bàn cãi. Có thể nói rằng hầu hết các chip sẽ sử dụng vật liệu này.
Trong ngành công nghiệp bán dẫn, silicon nitride được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau thường không đồng nhất, thường được biểu thị bằng SiNx. SiNx là vật liệu vô định hình có các tính chất phụ thuộc vào tỷ lệ nitơ so với silicon, tức là giá trị x. Khi giá trị x thay đổi, các tính chất vật lý và hóa học của silicon nitride cũng sẽ thay đổi. Silicon nitride có nhiều dạng, bao gồm Si3N4, Si2N2, SiN, v.v.
Si3N4 là vật liệu tinh thể, có nghĩa là tỷ lệ silicon so với nitơ là cố định. Khi giá trị x bằng 4/3, SiNx bằng Si3N4. Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế, SiNx thường không cố định và tỷ lệ silicon so với nitơ của nó có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi các thông số của quy trình PVD hoặc CVD.
Silic nitride có đặc tính cách điện tuyệt vời, với điện trở suất lên đến 10^14 Ω·cm, vượt xa một số vật liệu cách điện thông thường như silicon oxit (SiO2). Hằng số điện môi thấp của nó khiến nó trở thành lớp cách ly lý tưởng trong các ứng dụng vi sóng và tần số vô tuyến. Lớp silicon nitride cũng hoạt động như một rào cản đối với sự khuếch tán tạp chất trong chip. Nó có thể ngăn các tạp chất như boron và phốt pho thay đổi các đặc tính của thiết bị thông qua sự khuếch tán. Ngoài ra, nó cũng có thể ngăn chặn sự khuếch tán của các ion kim loại để ngăn ngừa các lỗi như đoản mạch.
Silic nitride có độ ổn định nhiệt tuyệt vời, được xác định bởi các đặc tính hóa học và cấu trúc tinh thể đặc biệt của nó. Nó có thể duy trì ổn định trong môi trường nhiệt độ cao mà không bị phân hủy hóa học hoặc thay đổi vật lý như các vật liệu khác. Đó là vì trong cấu trúc tinh thể của silicon nitride, mỗi nguyên tử silicon được kết hợp với bốn nguyên tử nitơ dưới dạng tứ diện, và mỗi nguyên tử nitơ cũng được kết hợp với bốn nguyên tử silicon dưới dạng tứ diện. Cấu trúc này làm cho mạng tinh thể của silicon nitride cực kỳ ổn định và không dễ biến dạng. Do đó, nó được sử dụng làm lớp cách điện cổng khi sản xuất bóng bán dẫn có độ linh động điện tử cao (HEMT).
Ưu điểm của SiNx so với SiO2 là gì?
Độ ổn định nhiệt tốt hơn, độ cứng cứng hơn và khó khắc hơn.