Chipgyártás: Atomréteg-leválasztás (ALD)

A félvezetőgyártó iparban, mivel az eszközök mérete folyamatosan csökken, a vékonyréteg-anyagok leválasztási technológiája soha nem látott kihívásokat jelentett. Az Atomic Layer Deposition (ALD), mint vékonyréteg-leválasztási technológia, amely precíz atomi szintű szabályozást képes elérni, a félvezetőgyártás nélkülözhetetlen részévé vált. Ennek a cikknek az a célja, hogy bemutassa az ALD folyamatát és alapelveit, hogy segítsen megérteni az ALD fontos szerepétfejlett chipgyártás.

1. Részletes magyarázat aALDfolyamatfolyamat

Az ALD folyamat szigorú sorrendet követ annak biztosítására, hogy minden felhordáskor csak egy atomi réteg kerüljön hozzáadásra, ezáltal a filmvastagság precíz szabályozása érhető el. Az alapvető lépések a következők:

Prekurzor impulzus: AzALDA folyamat az első prekurzor reakciókamrába történő bevezetésével kezdődik. Ez a prekurzor egy gáz vagy gőz, amely tartalmazza a céllerakódási anyag kémiai elemeit, amelyek reakcióba léphetnek a felületen lévő meghatározott aktív helyekkel.ostyafelület. A prekurzor molekulák az ostya felületén adszorbeálódnak és telített molekuláris réteget képeznek.

Inert gáz öblítés: Ezt követően inert gázt (például nitrogént vagy argont) vezetnek be az öblítéshez, hogy eltávolítsák a reagálatlan prekurzorokat és melléktermékeket, biztosítva, hogy az ostya felülete tiszta és készen álljon a következő reakcióra.

Második prekurzor impulzus: Miután az öblítés befejeződött, a második prekurzort bevezetik, hogy kémiai reakcióba lépjen az első lépésben adszorbeált prekurzorral a kívánt lerakódás létrehozása érdekében. Ez a reakció általában önkorlátozó, vagyis ha az összes aktív helyet elfoglalja az első prekurzor, új reakciók többé nem lépnek fel.

Inert gáz újraöblítése: A reakció befejeződése után az inert gázt ismét átöblítik, hogy eltávolítsák a maradék reagenseket és melléktermékeket, visszaállítva a felületet tiszta állapotba, és előkészítve a következő ciklusra.

Ez a lépéssorozat egy teljes ALD ciklust alkot, és minden alkalommal, amikor egy ciklus befejeződik, egy atomi réteg kerül az ostya felületére. A ciklusok számának pontos szabályozásával a kívánt filmvastagság érhető el.

(ALD egy ciklus lépés)

2. Folyamat elvi elemzés

Az ALD önkorlátozó reakciója az alapelve. Minden ciklusban a prekurzor molekulák csak a felszínen lévő aktív helyekkel tudnak reagálni. Ha ezek a helyek teljesen elfoglaltak, a következő prekurzor molekulák nem adszorbeálhatók, ami biztosítja, hogy minden egyes lerakódási körben csak egy réteg atom vagy molekula kerüljön hozzáadásra. Ez a tulajdonság az ALD-t rendkívül nagy egyenletességgel és pontossággal teszi vékony filmrétegek felhordásakor. Ahogy az alábbi ábrán is látható, még összetett háromdimenziós szerkezeteken is jó lépésfedést tud fenntartani.

3. Az ALD alkalmazása a félvezető gyártásban

Az ALD-t széles körben használják a félvezetőiparban, beleértve, de nem kizárólagosan:

Magas k-értékű anyaglerakás: új generációs tranzisztorok kapuszigetelő rétegéhez használják az eszköz teljesítményének javítása érdekében.

Fémkapu leválasztás: például titán-nitrid (TiN) és tantál-nitrid (TaN), amelyeket a tranzisztorok kapcsolási sebességének és hatékonyságának javítására használnak.

Összekötő gátréteg: megakadályozza a fém diffúzióját, és fenntartja az áramkör stabilitását és megbízhatóságát.

Háromdimenziós struktúrakitöltés: például a csatornák kitöltése a FinFET struktúrákban a nagyobb integráció elérése érdekében.

Az atomos réteglerakódás (ALD) rendkívüli precizitásával és egyenletességével forradalmi változásokat hozott a félvezetőgyártó iparban. Az ALD folyamatának és elveinek elsajátításával a mérnökök képesek nanoméretű, kiváló teljesítményű elektronikai eszközöket építeni, elősegítve az információs technológia folyamatos fejlődését. Ahogy a technológia folyamatosan fejlődik, az ALD még kritikusabb szerepet fog játszani a jövő félvezetői területén.