Виробництво чіпів: осадження атомного шару (ALD)

У галузі виробництва напівпровідників, оскільки розмір пристрою продовжує скорочуватися, технологія осадження тонких плівкових матеріалів створює безпрецедентні проблеми. Осадження атомного шару (ALD), як технологія тонкої плівки, яка може досягти точного контролю на атомному рівні, стала незамінною частиною напівпровідникового виробництва. Ця стаття має на меті запровадити процес процесу та принципи ALD, щоб допомогти зрозуміти його важливу роль уРозширене виробництво мікросхем.

1. Детальне поясненняАпотПотік процесу

Процес ALD дотримується суворої послідовності, щоб переконатися, що щоразу додається лише один атомний шар, тим самим досягаючи точного контролю товщини плівки. Основні кроки такі:

Пульс попередника:АпотПроцес починається з введення першого попередника в реакційну камеру. Цей попередник - це газ або пари, що містять хімічні елементи матеріалу цільового осадження, які можуть реагувати з конкретними активними ділянками навафляповерхня. Молекули попередника адсорбуються на поверхні вафель, утворюючи насичений молекулярний шар.

Очищення інертного газу: Згодом інертний газ (наприклад, азот або аргон) вводиться для очищення для видалення непрацьованих попередників та побічних продуктів, гарантуючи, що поверхня вафлі чиста і готова до наступної реакції.

Другий імпульс -попередник: Після завершення очищення другий попередник вводиться для хімічного реагування з попередником, адсорбованим на першому кроці для створення потрібного родовища. Ця реакція, як правило, є самообмеженою, тобто, як тільки всі активні сайти будуть зайняті першим попередником, нові реакції більше не відбудуться.

Знову очищення інертного газу: після завершення реакції інертний газ знову очищають для видалення залишкових реагентів та побічних продуктів, відновлення поверхні в чистий стан та підготовку до наступного циклу.

Ця серія кроків становить повний цикл ALD, і кожного разу, коли цикл завершується, до поверхні пластини додається атомний шар. Точно контролюючи кількість циклів, можна досягти бажаної товщини плівки.

(ALD один крок циклу)

2. Аналіз принципу процесу

Реакція самообмежування ALD є його основним принципом. У кожному циклі молекули попередника можуть реагувати лише з активними ділянками на поверхні. Після того, як ці сайти будуть повністю зайняті, наступні молекули попередника не можуть бути адсорбовані, що гарантує, що в кожному раунді осадження додається лише один шар атомів або молекул. Ця функція робить ALD надзвичайно високу рівномірність та точність при відкладенні тонких плівок. Як показано на малюнку нижче, він може підтримувати гарне покриття кроку навіть на складних тривимірних структурах.

3. Застосування АЛД у напівпровідниковому виробництві

Апот широко використовується в напівпровідниковій галузі, включаючи, але не обмежуючись ними:

Осадження матеріалів з високим вмістом К: Використовується для ізоляційного шару воріт транзисторів нового покоління для підвищення продуктивності пристрою.

Осадження металевих воріт: наприклад, титановий нітрид (олово) та нітрид танталу (TAN), що використовується для поліпшення швидкості перемикання та ефективності транзисторів.

Бар'єрний шар взаємозв'язку: запобігти дифузії металу та підтримувати стабільність та надійність схеми.

Тривимірна наповнення структури: наприклад, наповнення каналів у структурах FINFET для досягнення більшої інтеграції.

Осадження атомного шару (ALD) призвело до революційних змін у промисловість напівпровідникових виробників з її надзвичайною точністю та рівномірністю. Оволовуючи процес та принципи ALD, інженери можуть будувати електронні пристрої з відмінними продуктивністю в нанорозмірному рівні, сприяючи постійному просуванню інформаційних технологій. По мірі того, як технологія продовжує розвиватися, ALD відіграватиме ще важливішу роль у майбутньому напівпровідниковому полі.