Производство чипов: осаждение атомного слоя (ALD)

В производственной промышленности полупроводников, поскольку размер устройства продолжает сокращаться, технология осаждения тонких пленок создает беспрецедентные проблемы. Осаждение атомного слоя (ALD), как технология тонкого пленки, которая может достичь точного контроля на атомном уровне, стала незаменимой частью производства полупроводников. Эта статья направлена ​​на то, чтобы представить процесс поток и принципы ALD, чтобы помочь понять его важную роль вУсовершенствованное производство чипов.

1. Подробное объяснениеАлдпроцесс поток

Процесс ALD следует строгой последовательности, чтобы гарантировать, что только один атомный слой добавляется каждый раз, что достигает точного контроля толщины пленки. Основные шаги следующие:

Precursor Pulse: TheАлдПроцесс начинается с введения первого предшественника в реакционную камеру. Этот предшественник представляет собой газ или пара, содержащий химические элементы материала осаждения цели, которые могут реагировать с конкретными активными сайтами напластинаповерхность. Молекулы предшественника адсорбируются на поверхности пластины, образуя насыщенный молекулярный слой.

Чистка инертного газа: впоследствии вводится инертный газ (такой как азот или аргон), чтобы продувка для удаления непрореагировавших предшественников и побочных продуктов, обеспечивающих чистую поверхность пластины и готова к следующей реакции.

Второй импульс предшественника: после завершения чистки второй предшественник вводится для химического реагирования с предшественником, адсорбированным на первом этапе для получения желаемого месторождения. Эта реакция обычно самоограничивается, то есть после того, как все активные участки заняты первым предшественником, новые реакции больше не будут происходить.

Опять инертный газ снова: после завершения реакции инертный газ снова очищается, чтобы удалить остаточные реагенты и побочные продукты, восстановить поверхность в чистое состояние и готовить к следующему циклу.

Эта серия этапов представляет собой полный цикл ALD, и каждый раз, когда цикл завершается, к поверхности пластины добавляется атомный слой. Точно точно контролируя количество циклов, желаемая толщина пленки может быть достигнута.

(Ald One Cycle Step)

2. Анализ принципа процесса

Самоограниченная реакция ALD является его основным принципом. В каждом цикле молекулы предшественника могут реагировать только с активными участками на поверхности. Как только эти участки будут полностью заняты, последующие молекулы предшественника не могут быть адсорбированы, что гарантирует, что в каждом раунде осаждения добавляется только один слой атомов или молекул. Эта функция делает ALD иметь чрезвычайно высокую однородность и точность при сложении тонких пленок. Как показано на рисунке ниже, он может поддерживать хорошее охват шага даже на сложных трехмерных структурах.

3. Применение ALD в производстве полупроводников

Алд широко используется в полупроводниковой промышленности, включая, помимо прочего:

Осаждение материала с высоким K: используется для изоляционного слоя затвора транзисторов нового поколения для повышения производительности устройства.

Отложение металлических затворов: например, нитрид титана (олово) и нитрид тантала (TAN), используемый для улучшения скорости переключения и эффективности транзисторов.

Слой межсоединения: предотвратить диффузию металла и сохранить стабильность и надежность цепи.

Трехмерное заполнение структуры: например, каналы заполнения в структурах Finfet для достижения более высокой интеграции.

Осаждение атомного слоя (ALD) принесло революционные изменения в производственной промышленности полупроводников с его необычайной точностью и однородности. Освоив процесс и принципы ALD, инженеры могут создавать электронные устройства с превосходной производительностью на наносрочном росте, способствуя непрерывному развитию информационных технологий. Поскольку технологии продолжают развиваться, ALD будет играть еще более важную роль в будущем полупроводниковом поле.