Chip Manufacturing: Atomic Layer Deposition (ALD)

I halvlederfremstillingsindustrien, da enhedsstørrelsen fortsætter med at krympe, har deponeringsteknologien af ​​tynde filmmaterialer stillet hidtil uset udfordringer. Atomlagaflejring (ALD), som en tynd filmaflejringsteknologi, der kan opnå præcis kontrol på atomniveau, er blevet en uundværlig del af fremstilling af halvleder. Denne artikel sigter mod at introducere processtrømmen og principperne for ALD for at hjælpe med at forstå dens vigtige rolle iAvanceret chipfremstilling.

1. detaljeret forklaring afAldprocesstrøm

Ald -processen følger en streng sekvens for at sikre, at kun et atomlag tilsættes hver gang deponering og derved opnå præcis kontrol af filmtykkelsen. De grundlæggende trin er som følger:

Precursor Pulse: TheAldProcessen begynder med introduktionen af ​​den første forløber i reaktionskammeret. Denne forløber er en gas eller damp, der indeholder de kemiske elementer i målaflejringsmaterialet, der kan reagere med specifikke aktive steder påWaferoverflade. Forløbermolekylerne adsorberes på skiveoverfladen for at danne et mættet molekylært lag.

Inert gasrensning: Derefter introduceres en inert gas (såsom nitrogen eller argon) til udrensning for at fjerne ureacted forløbere og biprodukter, hvilket sikrer, at skiveoverfladen er ren og klar til den næste reaktion.

Anden forløberpuls: Efter at rensningen er afsluttet, introduceres den anden forløber for at reagere kemisk med den forløber, der adsorberes i det første trin for at generere det ønskede depositum. Denne reaktion er normalt selvbegrænsende, det vil sige, når alle aktive steder er besat af den første forløber, vil nye reaktioner ikke længere forekomme.

Inert gasrensning igen: Når reaktionen er afsluttet, renses den inerte gas igen for at fjerne resterende reaktanter og biprodukter, gendanne overfladen til en ren tilstand og forberede sig til den næste cyklus.

Denne serie af trin udgør en komplet ALD -cyklus, og hver gang en cyklus er afsluttet, tilsættes et atomlag til skiveoverfladen. Ved nøjagtigt at kontrollere antallet af cyklusser kan den ønskede filmtykkelse opnås.

(Ald et cyklusstrin)

2. procesprincipanalyse

Den selvbegrænsende reaktion fra ALD er dens centrale princip. I hver cyklus kan forløbermolekylerne kun reagere med de aktive steder på overfladen. Når disse steder er fuldt optaget, kan de efterfølgende precursormolekyler ikke adsorberes, hvilket sikrer, at kun et lag atomer eller molekyler tilsættes i hver deponeringsrunde. Denne funktion får ALD til at have ekstremt høj ensartethed og præcision, når man deponerer tynde film. Som vist på figuren nedenfor kan det opretholde god trindækning selv på komplekse tredimensionelle strukturer.

3. Anvendelse af ALD i halvlederproduktion

Ald er vidt brugt i halvlederindustrien, herunder men ikke begrænset til:

Høj-K-materialeaflejring: Brugt til portisoleringslag af nye generationstransistorer til at forbedre enhedens ydelse.

Metalportaflejring: såsom titaniumnitrid (tin) og tantalnitrid (tan), der bruges til at forbedre transistorernes skifthastighed og effektivitet.

Forbindelsesbarriere Lag: Forhinter metaldiffusion og oprethold kredsløbsstabilitet og pålidelighed.

Tredimensionel strukturfyldning: såsom fyldningskanaler i FINFET-strukturer for at opnå højere integration.

Atomic Layer Deposition (ALD) har bragt revolutionerende ændringer i halvlederfremstillingsindustrien med sin ekstraordinære præcision og ensartethed. Ved at mestre processen og principperne for ALD er ingeniører i stand til at opbygge elektroniske enheder med fremragende ydelse på nanoskalaen og fremme den kontinuerlige fremme af informationsteknologi. Når teknologien fortsætter med at udvikle sig, vil ALD spille en endnu mere kritisk rolle i det fremtidige halvlederfelt.