Produkcja układów: osadzanie warstwy atomowej (ALD)

W branży produkcji półprzewodnikowej, ponieważ wielkość urządzenia nadal się kurczy, technologia osadzania materiałów z cienkimi filmami stwarza niespotykane wyzwania. Odkładanie warstwy atomowej (ALD), jako technologia osadzania cienkiego warstwy, która może osiągnąć precyzyjną kontrolę na poziomie atomowym, stała się niezbędną częścią produkcji półprzewodników. Ten artykuł ma na celu wprowadzenie przepływu procesu i zasad ALD, aby pomóc zrozumieć jego ważną rolę wZaawansowana produkcja układów.

1. Szczegółowe wyjaśnienieAldprzepływ procesu

Proces ALD jest zgodny z ścisłą sekwencją, aby upewnić się, że tylko jedna warstwa atomowa jest dodawana za każdym razem osadzania, osiągając w ten sposób precyzyjną kontrolę grubości filmu. Podstawowe kroki są następujące:

Puls Precursor: TheAldProces zaczyna się od wprowadzenia pierwszego prekursora do komory reakcji. Ten prekursor jest gazem lub parą zawierającą elementy chemiczne materiału docelowego, które mogą reagować z określonymi aktywnymi miejscami naopłatekpowierzchnia. Cząsteczki prekursorowe są adsorbowane na powierzchni opłatek, tworząc nasyconą warstwę molekularną.

Oczyszczanie gazu obojętnego: następnie wprowadza się gaz obojętny (taki jak azot lub argon) w celu usunięcia nieprzereagowanych prekursorów i produktów ubocznych, zapewniając, że powierzchnia waflowa jest czysta i gotowa do następnej reakcji.

Drugi impuls prekursorowy: Po zakończeniu oczyszczenia drugi prekursor jest wprowadzany do reakcji chemicznej z prekursorem zaadsorbowanym w pierwszym kroku w celu wygenerowania pożądanego złoża. Ta reakcja jest zwykle samoograniczająca, to znaczy, gdy wszystkie aktywne miejsca są zajęte przez pierwszy prekursor, nowe reakcje już nie wystąpią.

Oczyszczanie gazu obojętnego ponownie: Po zakończeniu reakcji gaz obojętny jest ponownie oczyszczany w celu usunięcia reagentów reagujących i produktów ubocznych, przywracając powierzchnię do stanu czystego i przygotowując się do następnego cyklu.

Ta seria kroków stanowi pełny cykl ALD i za każdym razem, gdy cykl jest zakończony, do powierzchni opłat dodaje się warstwę atomową. Dzięki precyzyjnemu kontrolowaniu liczby cykli można osiągnąć pożądaną grubość filmu.

(Ald jeden etap cyklu)

2. Analiza zasad procesu

Reakcja samowystarczalna ALD jest jego podstawową zasadą. W każdym cyklu cząsteczki prekursora mogą reagować tylko z aktywnymi miejscami na powierzchni. Gdy te miejsca będą w pełni zajęte, kolejnych cząsteczek prekursorowych nie można zaadsorbować, co zapewnia, że ​​w każdej rundzie osadzania dodaje tylko jedną warstwę atomów lub cząsteczek. Ta funkcja sprawia, że ​​ALD ma wyjątkowo wysoką jednolitość i precyzję podczas osadzania cienkich warstw. Jak pokazano na poniższym rysunku, może zachować dobry zasięg stopnia nawet na złożonych strukturach trójwymiarowych.

3. Zastosowanie ALD w produkcji półprzewodników

Ald jest szeroko stosowany w przemyśle półprzewodników, w tym między innymi:

Osadzanie materiału wysokiego K: używane do warstwy izolacji bramek tranzystorów nowej generacji w celu poprawy wydajności urządzenia.

Odkładanie bramki metalowej: takie jak azotek tytanu (cyna) i azotek tantalu (TAN), stosowany do poprawy prędkości przełączania i wydajności tranzystorów.

Warstwa barierowa połączeń: zapobiegaj dyfuzji metalu i utrzymuj stabilność i niezawodność obwodu.

Trójwymiarowe wypełnienie struktury: takie jak kanały wypełniające w strukturach FINFET w celu osiągnięcia wyższej integracji.

Odkładanie warstwy atomowej (ALD) przyniosło rewolucyjne zmiany w branży produkcyjnej półprzewodników z jego niezwykłą precyzją i jednolitością. Opanowując proces i zasady ALD, inżynierowie są w stanie budować urządzenia elektroniczne o doskonałej wydajności w nanoskali, promując ciągły rozwój technologii informatycznych. W miarę ewolucji technologii ALD odgrywa jeszcze bardziej kluczową rolę w przyszłym polu półprzewodników.