mwirth-epo/epo-nmt-datasets huggingface dataset:
La Richiedente ha verificato che uno strato di WN o TaN ha una struttura cristallina cosiddetta di tipo riempito (“stuffed”), e forma una efficace barriera contro la diffusione di atomi provenienti da ulteriori strati.
The present applicant has found that a WN or TaN layer has a crystalline structure of a so-called stuffed type, and forms an effective barrier against diffusion of atoms coming from further layers.
In strati di tipo policristallino, i “bordi di grano” (meglio noti con il termine inglese di “grain boundaries”, ovvero le interfacce tra due grani o "cristalliti" di un materiale policristallino) agiscono come percorsi di diffusione per atomi provenienti da ulteriori strati in contatto diretto con tali strati di tipo policristallino.
In layers of a polycrystalline type, the grain boundaries (i.e., the interfaces between two grains or “crystallites” of a polycrystalline material) act as diffusion paths for atoms coming from further layers in direct contact with said layers of a polycrystalline type.
La formazione di un strato di protezione efficace come barriera contro una diffusione di atomi indesiderati, prevede di bloccare, o riempire, i bordi di grano con un altro materiale durante il processo di formazione dello strato di protezione.
Formation of a protection layer effective as barrier against diffusion of undesired atoms envisages stuffing of the grain boundaries with some another material during the process of formation of the protection layer.
Questo effetto è noto nello stato della tecnica come “riempimento dei bordi di grano” (“grain boundaries stuffing”).
This effect is known in the art as “grain-boundary stuffing”.
La Richiedente ha verificato che uno strato di WN o TaN ha le summenzionate caratteristiche di strato “riempito” o “stuffed”, in cui atomi di Azoto (N2) hanno l’effetto di “riempire” i bordi di grano, e il materiale così formato ha buone proprietà di barriera contro la diffusione (in particolare, qui, contro la diffusione di atomi di Alluminio).
The present applicant has found that a WN or TaN layer has the aforementioned characteristics of stuffed layer, in which nitrogen (N2) atoms have the effect of stuffing the grain boundaries, and the material thus formed presents good barrier properties against diffusion (in particular, here, against diffusion of aluminum atoms).
La Richiedente ha verificato che, per ottenere una struttura di tipo “stuffed” atta allo scopo della presente invenzione (ovvero uno strato efficace come barriera di diffusione), bisogna agire in modo appropriato su alcuni parametri di processo, in particolare il tasso di deposizione, la potenza della sorgente di plasma, ed il flusso di azoto introdotto in camera durante la deposizione, come dettagliato nel seguito.
The present applicant has found that, one can obtain a structure of a stuffed type suitable for the purposes of the present disclosure (i.e., a layer effective as diffusion barrier), by acting appropriately on some process parameters, in particular the deposition rate, the power of the plasma source, and the flow of nitrogen introduced into the chamber during deposition, as described in detail in what follows.
Sono nel seguito descritte, con riferimento alle figure 3A-3F, fasi di fabbricazione della regione di porta 8 del dispositivo HEMT 1 di figura 1.
Described hereinafter, with reference to FIGS. 3A-3F, are steps for manufacturing the gate region 8of the HEMT device 1of FIG. 1.
Le figure 3A-3F sono limitate alla fabbricazione della regione di porta 8 e non illustrano fasi (contestuali, precedenti e/o successive) per la formazione dei terminali di sorgente e pozzo, metallizzazioni di contatto elettrico, generiche connessioni elettriche, e qualsiasi altro elemento, di per sé noto, utile o necessario al funzionamento del dispositivo HEMT 1.
FIGS. 3A-3Fare limited to the fabrication of the gate region 8and do not illustrate (simultaneous, previous, or subsequent) steps of formation of the source and drain terminals, electrical-contact metallizations, generic electrical connections, and any other element, in itself known, useful for operation of the HEMT device 1.
La figura 3A mostra, in vista in sezione laterale nello stesso sistema di riferimento di figura 1, una porzione di una fetta (“wafer”) 30 durante una fase di fabbricazione di un dispositivo HEMT, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.
FIG. 3Ashows, in lateral sectional view in the same reference system as that of FIG. 1, a portion of a wafer 30during a step of manufacture of a HEMT device, according to one embodiment of the present disclosure.
Elementi della fetta 30 comuni a quanto già descritto con riferimento alla figura 1, e mostrati in tale figura 1, sono indicati con gli stessi numeri di riferimento e non sono ulteriormente descritti in dettaglio.
Elements of the wafer 30common to the ones already described with reference to FIG. 1, and illustrated in said FIG. 1, are designated by the same reference numbers and are not described in detail any further.
In particolare, sempre con riferimento alla figura 3A, viene disposta la fetta 30 comprendente: il substrato 2, ad esempio di silicio (Si) o carburo di silicio (SiC) o ossido di alluminio (Al2O3), avente un lato fronte 2a e un lato retro 2b opposti tra loro lungo una direzione Z; lo strato di canale 4, di nitruro di gallio (GaN), avente il proprio lato inferiore 4a che si estende adiacente e sovrapposto (“overlap”) al lato fronte 2a del substrato 2; e lo strato di barriera 6, di nitruro di gallio e alluminio (AlGaN), estendentesi sullo strato di canale 4.
In particular, once again with reference to FIG. 3A, the wafer 30is provided comprising: the substrate 2, made for example of silicon (Si) or silicon carbide (SiC) or aluminum oxide (Al2O3), having a front side 2a and a back side 2b opposite to one another in a direction Z; the channel layer 4, made of gallium nitride (GaN), having its own bottom side 4a that extends adjacent to and overlapping the front side 2a of the substrate 2; and the barrier layer 6, made of aluminum gallium nitride (AlGaN), extending over the channel layer 4.
Lo strato di barriera 6 e lo strato di canale 4 formano, come detto, una eterostruttura 3.
The barrier layer 6and the channel layer 4form, as has been said, a heterostructure 3.
Sul lato fronte dello strato di barriera 6 viene formato uno strato di passivazione, o strato dielettrico, 32, di materiale dielettrico o isolante quale nitruro di silicio (SiN), ossido di silicio (SiO2), o altro materiale ancora.
On the front side of the barrier layer 6a passivation layer or a dielectric layer 32is formed, made of dielectric or insulating material, such as silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO2), or some other material still.
Lo strato di isolamento 32 ha spessore compreso tra 5 nm e 300 nm, ad esempio pari a 100 nm, ed è formato mediante deposizione CVD o deposizione a strato atomico ALD ("atomic layer deposition”) e, al termine delle fasi di fabbricazione, formerà lo strato di isolamento 7 di figura 1.
The insulation layer 32has a thickness of between 5 nm and 300 nm, for example 100 nm, and is formed by CVD (chemical-vapor deposition) or ALD (atomic-layer deposition) and, at the end of the manufacturing steps, will form the insulation layer 7of FIG. 1.
Quindi, figura 3B, lo strato di isolamento 32 viene selettivamente rimosso, ad esempio mediante fasi di litografia e attacco, in modo da rimuovere porzioni selettive dello stesso in corrispondenza della regione della fetta 30 in cui, in fasi successive, si desidera formare una regione di porta (“gate”) del dispositivo HEMT (ovvero, in corrispondenza di una parte dell’area attiva 3a).
Next (FIG. 3B), the insulation layer 32is selectively removed, for example by means of lithographic and etching steps so as to remove selective portions thereof in the region of the wafer 30in which, in subsequent steps, a gate region of the HEMT device is to be formed (i.e., in a region corresponding to a part of the active area 3a).
La fase di attacco può arrestarsi in corrispondenza dello strato di barriera 6 sottostante, oppure proseguire parzialmente all’interno dello strato di barriera 6, secondo rispettive forme di realizzazione.
The etching step may stop at the underlying barrier layer 6, or else proceed partially within the barrier layer 6, according to respective embodiments.
In entrambi i casi, si espone una porzione superficiale 6’ dello strato di barriera 6 sottostante.
In both cases, a surface portion 6′ of the underlying barrier layer 6is exposed.
L’attacco dello strato di barriera 6 è ad esempio eseguito mediante attacco secco.
Etching of the barrier layer 6is, for example, carried out by dry etching.
La porzione dello strato di barriera 6 rimossa genera una cavità avente profondità compresa tra, ad esempio, 0-5 nm lungo Z. Si forma così la trincea 9 estendentesi per l’intero spessore dello strato di isolamento 32.
The portion of the barrier layer 6removed generates a cavity having a depth, for example, of between 0 and 5 nm along Z. The trench 9is thus formed, which extends throughout the thickness of the insulation layer 32.
Lo strato di isolamento 32 così modellato corrisponde allo strato di isolamento 7 di figura 1.
The insulation layer 32thus patterned corresponds to the insulation layer 7of FIG. 1.
Quindi, figura 3C, si forma sulla fetta 30 uno strato sacrificale 34, in particolare di fotoresist depositato mediante tecnica di spin-coating.
Then (FIG. 3C), a sacrificial layer 34is formed on the wafer 30, in particular a layer of photoresist deposited by spin coating.
Lo strato sacrificale 34 si estende sullo strato di isolamento 7 e all’interno della trincea 9.
The sacrificial layer 34extends over the insulation layer 7and within the trench 9.
In seguito, figura 3D, lo strato sacrificale 34 viene modellato (“patterned”), mediante una fase di attacco (“etching”) mascherato, per rimuovere porzioni selettive dello strato sacrificale 34 all’interno della trincea 9, esponendola verso l’ambiente esterno.
Next (FIG. 3D), the sacrificial layer 34is patterned, by means of a masked etching step, to remove selective portions of the sacrificial layer 34within the trench 9, thus exposing it to the external environment.
In seguito a questa fase, lo strato sacrificale 34 permane sulla fetta 30, coprendola, ad eccezioni di regioni di quest’ultima precedentemente rimosse, in particolare corrispondenti a regioni 30a della fetta 30 in cui si desidera formare la regione di porta 8.
Following upon this step, the sacrificial layer 34remains on the wafer 30, covering it, except for previously removed regions of the latter, which correspond, in particular, to regions 30a of the wafer 30in which the gate region 8is to be formed.
Quindi, figura 3E, si procede con una fase di deposito di materiale conduttivo e di protezione (barriera) sulla fetta 30 per formare un relativo stack 38, in particolare al fine di riempire la trincea 9 e formare la regione di porta 8 di figura 2.
This is followed (FIG. 3E) by a step of deposition of conductive and barrier material on the wafer 30to form a corresponding stack 38, in particular in order to stuff the trench 9and form the gate region 8of FIG. 2.
A questo fine, vengono eseguite le seguenti fasi di processo.
For this purpose, the process steps described in what follows are carried out.
Dopo aver introdotto la fetta 30 in una camera di deposizione mediante evaporazione di tipo di per sé noto, viene eseguito un processo di deposizione per evaporazione, ad esempio utilizzando come tipo di sorgente un “cannone elettronico” (“electron gun”), di un target di Nickel.
After introducing the wafer 30into a deposition chamber by means of evaporation of a type in itself known, a process of deposition by evaporation of a nickel target is carried out, for example using an electron gun as source.
Il processo di evaporazione viene eseguito per un tempo necessario a depositare uno strato di Nickel 20 di spessore desiderato.
The evaporation process is carried out for a time sufficient to deposit a nickel layer 20of the desired thickness.
Esemplificativamente, la pressione nella camera di evaporazione è mantenuta ad un valore di circa 10-6 mbar, e il tasso di deposizione tra circa 0.1 nm/s e 1 nm/s. Quindi, si procede con la fase di formazione dello strato di protezione 22, di WN.
By way of example, the pressure in the evaporation chamber is kept at a value of approximately 10′ mbar, and the deposition rate between approximately 0.1 nm/s and 1 nm/s.
A questo fine, si esegue un processo di evaporazione reattiva, utilizzando un sistema di deposizione mediante evaporazione reattiva, di tipo di per sé noto.
For this purpose, a process of reactive evaporation is carried out, using a system of deposition by reactive evaporation, of a type in itself known.
A tal fine, in una camera di deposizione mediante evaporazione reattiva, provvista di un target di Tungsteno, viene impostata una pressione di vuoto pari a circa 10-6 mbar (in generale, tra 5·10-5 e 10-7 mbar).
For this purpose, arranged in a reactive-evaporation deposition chamber, provided with a tungsten target, is a vacuum pressure of approximately 10′ mbar (in general, between 5·10−5 and 10−7 mbar).
Quindi, il target di Tungsteno viene bombardato con un fascio elettronico (secondo un processo di evaporazione), generando un gas di atomi di Tungsteno (W in fase vapore).
Then, the tungsten target is bombarded by an electron beam (according to an evaporation process), thus generating a gas of tungsten atoms (W in the vapor phase).
Contestualmente, per favorire la formazione di Nitruro di Tungsteno e formare quindi lo strato di protezione 22, nella stessa camera di evaporazione viene introdotto Azoto (N2) in fase vapore, con flusso nell’intervallo 10-30 sccm, in particolare 20-25 sccm nel caso di WN o TiN.
At the same time, in order to favor formation of tungsten nitride and hence form the protection layer 22, nitrogen (N2) in the vapor phase is introduced into the same evaporation chamber, with a flow of between 10 and 30 SCCM, in particular 20-25 SCCM in the case of WN or TiN.
Se il flusso di azoto introdotto in camera è troppo basso, lo strato di barriera di diffusione risultante non è completamente “riempito” (“stuffed”) e quindi la barriera non è efficace contro la diffusione.
If the flow of nitrogen introduced into the chamber is too low, the resulting diffusion-barrier layer is not completely stuffed, and hence the barrier is not effective against diffusion.
Se, al contrario, il flusso è troppo elevato, lo strato di barriera di diffusione risultante potrebbe avere un valore di resistività troppo elevato.
If, instead, the flow is too high, the resulting diffusion-barrier layer could have an excessively high resistivity value.
Per consentire la reazione tra l’Azoto ed il Tungsteno in fase vapore, viene generato un plasma mediante radiofrequenza (RF), che ionizza il gas di Azoto.
To enable the reaction between nitrogen and tungsten in the vapor phase, a plasma is generated by radiofrequency, which ionizes the nitrogen gas.
La potenza di generazione del plasma è scelta nell’intervallo 500 Watt - 2500 Watt, in particolare 600 Watt - 1000 Watt nel caso di WN o TiN.
The power of generation of the plasma is chosen in the range between 500 W and 2500 W, in particular between 600 W and 1000 Win the case of WN or TiN.
Se si utilizza una potenza di plasma troppo bassa, infatti, l’azoto non è sufficientemente ionizzato e la reazione con il W (o con il Ta), per la formazione del relativo nitruro, non avviene in modo adeguato.
If an excessively low plasma power is used, in fact, the nitrogen is not sufficiently ionized, and the reaction with the tungsten (or with the tantalum), for formation of the corresponding nitride, does not occur in an adequate way.
Se la potenza è eccessiva, viceversa, il fotoresist dello strato sacrificale 34 può danneggiarsi o addirittura collassare, con conseguente errata definizione delle relative strutture.
If the power is excessive, instead, the photoresist of the sacrificial layer 34may damage or may even collapse, with consequent incorrect definition of the corresponding structures.
Pertanto il campo magnetico pulsato 2a e la superficie di diffusione 31a definiscono un flusso di campo magnetico pulsato che sostanzialmente è non nullo quando il campo magnetico pulsato 2a ha valore non nullo.
Therefore, the pulsed magnetic field 2a and the diffusion surface 31a define a pulsed magnetic field flow, which is substantially other than zero when the pulsed magnetic field 2a has a value other than zero.
Ad esempio, considerando il primo emettitore 2 come un solenoide 20, la piastra 31 può essere adagiata su di una delle due basi cave del solenoide in modo tale che le linee del campo magnetico pulsato 2a a intensità maggiore attraversino perpendicolarmente la superficie di diffusione 31a.
For example, assuming that the first emitter 2is a solenoid 20, the plate 31can be laid on one of the two hollow bases of the solenoid so that the higher-intensity lines of the pulsed magnetic field 2a cross the diffusion surface 31a perpendicularly.
In generale il secondo emettitore 3 è disposto in prossimità del primo emettitore 2.
In general, the second emitter 3is arranged close to the first emitter 2.
In particolare il secondo emettitore 3 è preferibilmente almeno in parte immerso all’interno del campo magnetico pulsato 2a quando il primo emettitore 2 emette il campo magnetico pulsato 2a, ossia è in funzione.
In particular, the second emitter 3is preferably at least partly immersed in the pulsed magnetic field 2a when the first emitter 2emits the pulsed magnetic field 2a, i.e. is in operation.
Come detto, preferibilmente, la parte immersa all’interno del campo magnetico pulsato 2a è costituita dalla porzione di piastra 31 disposta in uscita al solenoide.
As said, preferably, the part immersed in the pulsed magnetic field 2a consists of the portion of the plate 31arranged at the solenoid output.
Per quanto riguarda la o le sorgenti 30 esse possono essere disposte all’interno del primo emettitore, ossia ad esempio all’interno del solenoide, oppure possono essere disposte esternamente ad esso.
As regards the source or sources 30, it/they can be arranged inside the first emitter, i.e. for example inside the solenoid, or be arranged externally thereto.
Preferibilmente almeno una sorgente 30 è disposta al di fuori del primo emettitore 2 e, preferibilmente, le sorgenti 30 sono due e disposte al di sotto ed al di sopra del solenoide 20.
Preferably, at least one source 30is arranged outside the first emitter 2, and preferably the sources 30are two and are arranged below and above the solenoid 20.
Il dispositivo 1 comprende inoltre almeno un generatore di corrente 4.
The device 1further comprises at least one current generator 4.
Il generatore di corrente 4 è ad esempio atto a generare la corrente pulsata 2b ed è pertanto preferibilmente posto in connessione elettrica con il primo emettitore 2.
The current generator 4is for example suitable to generate the pulsed current 2b and is therefore preferably placed in electrical connection with the first emitter 2.
Il generatore di corrente 4 può inoltre alimentare almeno una sorgente 30.
The current generator 4may further supply at least one source 30.
Ad esempio il generatore 4 può essere quindi in connessione elettrica solo con almeno una sorgente 30 oppure sia con la sorgente 30 che con il primo emettitore 2.
For example, the generator 4may thus be in electrical connection with at least one source 30alone or with both the source 30and the first emitter 2.
Il dispositivo 1 può inoltre comprendere mezzi di comando 7.
The device 1may also comprise control means 7.
I mezzi di comando 7 possono ad esempi essere dei micro-cip o microprocessori atti a comandare l’emissione di corrente al primo emettitore 2 ed al secondo emettitore 3.
The control means 7can be, for example, microchips or microprocessors designed to control the emission of current at the first emitter 2and the second emitter 3.
In questo modo è ad esempio possibile definire e modificare l’interazione tra il campo magnetico pulsato 2a ed il segnale luminoso 3a.
This, for example, allows the interaction between the pulsed magnetic field 2a and the luminous signal 3a to be defined and modified.
Ad esempio inoltre i mezzi di comando 7 possono esser atti a comandare la sorgente 30 ed in particolare, ad esempio, atto a pilotare le frequenze multicolore dei LED quando di tipo RGB.
For example, the control means 7may also be suitable to control the source 30, and in particular, for example, suitable to control the multicoloured frequencies of the LEDs when of the RGB type.
Il dispositivo 1 può comprendere anche una pluralità di primi emettitori 2 e secondi emettitori 3.
The device 1may also comprise a plurality of first emitters 2and second emitters 3.
In particolare il dispositivo 1 comprende ad esempio due primi emettitori 2 e due secondi emettitori 3.
In particular, the device 1comprises, for example, two first emitters 2and two second emitters 3.
Il dispositivo 1 comprende quindi ad esempio, in questa configurazione, due diffusori 5.
The device 1thus comprises, for example in this configuration, two diffusers 5.
I diffusori 5 comprendendo preferibilmente ciascuno almeno un primo emettitore 2 ed un secondo emettitore 3.
The diffusers 5each preferably comprise at least a first emitter 2and a second emitter 3.
I diffusori 5 possono quindi essere delle coppe sagomate per l’applicazione sul corpo o su cibi e bevande del dispositivo 1.
The diffusers 5can thus be shaped cups for the application of the device 1on the body or on foods and beverages.
In aggiunta essi possono essere diffusori di tipo auricolare e quindi il dispositivo 1 può essere costituito sostanzialmente da cuffie auricolari 6.
In addition, they can be auricular type diffusers and hence the device 1can substantially consist of auricular headphones 6.
Le cuffie auricolari 6 quindi possono essere applicate su almeno parte del corpo di un utente 10.
The auricular headphones 6can therefore be applied on at least a part of the body of a user 10.
Preferibilmente le cuffie auricolari 6 possono essere applicate alla testa di un utente e pertanto le emissioni provenienti dai diffusori 5 sono rivolte verso la testa.
Preferably, the auricular headphones 6can be applied to the head of a user and therefore the emissions coming from the diffusers 5are directed towards the head.
Preferibilmente i diffusori 5 si affacciano l’uno all’altro e pertanto generano preferibilmente due campi magnetici pulsati in opposizione l’uno all’altro.
Preferably, the diffusers 5face each other and therefore preferably generate two pulsed magnetic fields in opposition to one another.
I diffusori 5 possono quindi essere controllati dai mezzi di comando 7 in modo tale da poter gestire e/o variare in maniera differenziale le emissioni provenienti dagli stessi.
The diffusers 5can thus be controlled by the control means 7so that the emissions coming from the former can be operated and/or differentially varied.
Il funzionamento del dispositivo 1 precedentemente descritto in termini strutturali è il seguente.
The operation of the device 1, previously described in structural terms, is as follows.
Il dispositivo 1 può essere applicato su cibi o bevande o ancora su un utente 10.
The device 1can be applied to food or drinks or even on a user 10.
Una volta posto in funzione, esso consente di emettere campi magnetici pulsati che superano una superficie di diffusione 31a su cui è diffuso un segnale luminoso 31a.
Once operated, it enables the emission of pulsed magnetic fields that cross a diffusion surface 31a on which a luminous signal 31a is diffused.
Il segnale luminoso 3a ed il campo magnetico pulsato 2a giungono sinergicamente insieme sulla superficie corporea di un utente 10 o sulla superficie esterna di cibi o contenitori di bevande.
The luminous signal 3a and the pulsed magnetic field 2a arrive together synergistically at the surface of the body of a user 10or at the outer surface of food or beverage containers.