Výroba čipů: Depozice atomové vrstvy (ALD)

V průmyslu polovodičového výroby, jak se velikost zařízení stále zmenšuje, představovala technologie depozice tenkých filmových materiálů bezprecedentní výzvy. Depozice atomové vrstvy (ALD), jako technologie depozice tenkého filmu, která může dosáhnout přesné kontroly na atomové úrovni, se stala nezbytnou součástí výroby polovodičů. Cílem tohoto článku je zavést tok procesu a principy ALD, aby pomohl pochopit jeho důležitou roli vPokročilá výroba čipů.

1. Podrobné vysvětleníALDProcesní tok

Proces ALD sleduje přísnou sekvenci, aby se zajistilo, že se přidává pouze jedna atomová vrstva pokaždé, čímž se dosáhne přesné kontroly tloušťky filmu. Základní kroky jsou následující:

Prekurzor Pulse: TheALDProces začíná zavedením prvního prekurzoru do reakční komory. Tento prekurzor je plyn nebo pára obsahující chemické prvky cílového depozičního materiálu, který může reagovat se specifickými aktivními místy naoplatkapovrch. Molekuly prekurzorů jsou adsorbovány na povrchu oplatky za vzniku nasycené molekulární vrstvy.

Inertní proplachování plynu: Následně je zaveden inertní plyn (jako je dusík nebo argon) pro očištění, aby se odstranily nezreagované prekurzory a vedlejší produkty, což zajišťuje, že povrch oplatky je čistý a připraven pro další reakci.

Druhý prekurzorský puls: Po dokončení čištění je zaveden druhý prekurzor, který chemicky reaguje s prekurzorem adsorbovaným v prvním kroku k vytvoření požadovaného vkladu. Tato reakce je obvykle omezující, tj. Jakmile jsou všechna aktivní místa obsazena prvním prekurzorem, nové reakce již nedojde.

Inertní proplachovací plyn znovu: Po dokončení reakce se inertní plyn znovu proklouzne, aby se odstranily zbytkové reaktanty a vedlejší produkty, obnovily povrch do čistého stavu a připravovaly se na další cyklus.

Tato řada kroků představuje kompletní cyklus ALD a po každém dokončení cyklu je na povrch oplatky přidána atomová vrstva. Přesně ovládáním počtu cyklů lze dosáhnout požadované tloušťky filmu.

(ALD ONE CYCLE CROTE)

2. analýza principu procesu

Self-omezující reakce ALD je jeho základní princip. V každém cyklu mohou prekurzorové molekuly reagovat pouze s aktivními místy na povrchu. Jakmile jsou tato místa plně obsazena, nelze následné prekurzorové molekuly adsorbovány, což zajišťuje, že v každém kole depozice je přidána pouze jedna vrstva atomů nebo molekul. Tato funkce způsobuje, že ALD má při ukládání tenkých filmů extrémně vysokou uniformitu a přesnost. Jak je znázorněno na obrázku níže, může udržovat dobré pokrytí kroku i na složitých trojrozměrných strukturách.

3. Aplikace ALD ve výrobě polovodičů

ALD se široce používá v polovodičovém průmyslu, včetně, ale nejen na:

Uložení materiálu s vysokým K: Používá se pro izolační vrstvu brány nových generačních tranzistorů ke zlepšení výkonu zařízení.

Ukládání kovové brány: jako je nitrid titanu (cín) a nitrid Tantalum (TAN), používané ke zlepšení spínací rychlosti a účinnosti tranzistorů.

Vrstva propojení bariéry: Zabraňte difúzi kovů a udržujte stabilitu a spolehlivost obvodu.

Trojrozměrná náplň struktury: například plnění kanálů ve struktuře FinFet k dosažení vyšší integrace.

Depozice atomové vrstvy (ALD) přinesla revoluční změny v polovodičovém průmyslu s jeho mimořádnou přesností a uniformitou. Zvládnutím procesu a principů ALD jsou inženýři schopni stavět elektronická zařízení s vynikajícím výkonem v nanočástice a podporovat nepřetržitý pokrok informačních technologií. Vzhledem k tomu, že se technologie neustále vyvíjí, bude ALD hrát ještě kritičtější roli v budoucí oblasti polovodiče.