Výroba čipov: Depozícia atómovej vrstvy (ALD)

V priemysle výroby polovodičov, keď sa veľkosť zariadenia naďalej zmenšuje, technológia depozície tenkých filmových materiálov predstavuje bezprecedentné výzvy. Depozícia atómovej vrstvy (ALD) ako technológia depozície tenkého filmu, ktorá môže dosiahnuť presnú kontrolu na atómovej úrovni, sa stala nevyhnutnou súčasťou výroby polovodičov. Cieľom tohto článku je zaviesť tok procesu a zásady ALD, aby pomohol pochopiť jeho dôležitú úlohu vVýroba pokročilých čipov.

1. Podrobné vysvetlenieAldtok procesu

Proces ALD sleduje prísnu sekvenciu, aby sa zabezpečilo, že zakaždým sa pridá iba jedna atómová vrstva, čím sa dosiahne presná kontrola hrúbky filmu. Základné kroky sú nasledujúce:

Prekurzorový impulz:AldProces začína zavedením prvého prekurzoru do reakčnej komory. Tento prekurzor je plyn alebo para obsahujúca chemické prvky cieľového depozičného materiálu, ktorý môže reagovať so špecifickými aktívnymi miestami nadoštičkapovrch. Molekuly prekurzorov sú adsorbované na povrchu oblátky, aby sa vytvorila nasýtená molekulárna vrstva.

Čistenie inertného plynu: Následne sa zavádza inertný plyn (ako je dusík alebo argón) na vyčistenie, aby sa odstránili nezreagované prekurzory a vedľajšie produkty, čím sa zaisťuje, že povrch oblátky je čistý a pripravený na ďalšiu reakciu.

Druhý prekurzorový impulz: Po dokončení očistenia sa zavedie druhý prekurzor chemicky s prekurzorom adsorbovaným v prvom kroku na generovanie požadovaného ložiska. Táto reakcia je zvyčajne seba obmedzujúca, to znamená, že akonáhle sú všetky aktívne miesta obsadené prvým prekurzorom, už sa nebudú vyskytnúť nové reakcie.

Opäť inertný plyn: Po dokončení reakcie sa inertný plyn znova vyčistí, aby sa odstránili zvyškové reaktanty a vedľajšie produkty, obnovili povrch do čistého stavu a pripravili sa na ďalší cyklus.

Táto séria krokov predstavuje kompletný cyklus ALD a zakaždým, keď je cyklus dokončený, do povrchu oblátky sa pridá atómová vrstva. Presnou kontrolou počtu cyklov je možné dosiahnuť požadovanú hrúbku filmu.

(ALD ONE CYCE KROK)

2. Analýza zásady procesu

Self-obmedzujúca reakcia ALD je jej základným princípom. V každom cykle môžu prekurzorové molekuly reagovať iba s aktívnymi miestami na povrchu. Akonáhle sú tieto miesta úplne obsadené, následné prekurzorové molekuly sa nedajú adsorbovať, čo zaisťuje, že v každom kole depozície sa pridá iba jedna vrstva atómov alebo molekúl. Táto funkcia spôsobuje, že ALD má pri ukladaní tenkých filmov extrémne vysokú rovnomernosť a presnosť. Ako je znázornené na obrázku nižšie, môže udržiavať dobré pokrytie krokov aj na zložitých trojrozmerných štruktúrach.

3. Aplikácia ALD vo výrobe polovodičov

Ald sa široko používa v polovodičovom priemysle, vrátane, ale nielen na:

Ukladanie materiálu s vysokým obsahom K: Používa sa na izolačnú vrstvu brány tranzistorov novej generácie na zlepšenie výkonu zariadenia.

Depozícia kovových brán: ako je nitrid titánu (Tin) a nitrid tantalu (Tan), ktorý sa používa na zlepšenie rýchlosti prepínania a účinnosti tranzistorov.

Vrstva prepojenia bariéry: Zabráňte difúzii kovu a udržiavajte stabilitu a spoľahlivosť obvodu.

Plnenie trojrozmernej štruktúry: napríklad vyplnenie kanálov v štruktúrach FINFET na dosiahnutie vyššej integrácie.

Depozícia atómovej vrstvy (ALD) priniesla revolučné zmeny vo výrobnom priemysle polovodičov so svojou mimoriadnou presnosťou a uniformitou. Zvládnutím procesu a princípov ALD sú inžinieri schopní vybudovať elektronické zariadenia s vynikajúcim výkonom v nanomateriále, čím propagujú nepretržitý rozvoj informačných technológií. Keďže sa technológia neustále vyvíja, ALD bude hrať ešte kritickejšiu úlohu v budúcom poli polovodičov.