Izdelava čipov: Atomic Layer Deposition (ALD)

V industriji proizvodnje polprevodnikov, ko se velikost naprav še naprej zmanjšuje, je tehnologija nanašanja tankoslojnih materialov predstavljala izzive brez primere. Atomic Layer Deposition (ALD) kot tehnologija tankoslojnega nanašanja, ki lahko doseže natančen nadzor na atomski ravni, je postala nepogrešljiv del proizvodnje polprevodnikov. Namen tega članka je predstaviti potek procesa in načela ALD, da bi lažje razumeli njegovo pomembno vlogo prinapredna izdelava čipov.

1. Podrobna razlaga oALDpotek procesa

Postopek ALD sledi strogemu zaporedju, da se zagotovi, da se ob vsakem nanašanju doda samo ena atomska plast, s čimer se doseže natančen nadzor debeline filma. Osnovni koraki so naslednji:

Predhodni utrip: TheALDPostopek se začne z vnosom prvega prekurzorja v reakcijsko komoro. Ta predhodnik je plin ali para, ki vsebuje kemične elemente ciljnega materiala za nanos, ki lahko reagira s posebnimi aktivnimi mesti naoblatpovršino. Molekule prekurzorja se adsorbirajo na površini rezine, da tvorijo nasičeno molekularno plast.

Čiščenje inertnega plina: Nato se za čiščenje uvede inertni plin (kot je dušik ali argon), da se odstranijo nereagirani prekurzorji in stranski produkti, s čimer se zagotovi, da je površina rezine čista in pripravljena za naslednjo reakcijo.

Drugi impulz prekurzorja: Po končanem čiščenju se uvede drugi prekurzor, ki kemično reagira s predhodnikom, adsorbiranim v prvem koraku, da se ustvari želeno usedlino. Ta reakcija je običajno samoomejujoča, to pomeni, da ko vsa aktivna mesta zasede prvi prekurzor, se nove reakcije ne bodo več pojavljale.

Ponovno čiščenje inertnega plina: Ko je reakcija končana, se inertni plin ponovno očisti, da se odstranijo ostanki reaktantov in stranskih produktov, povrne se površina v čisto stanje in pripravi na naslednji cikel.

Ta serija korakov sestavlja celoten cikel ALD in vsakič, ko je cikel zaključen, se na površino rezine doda atomska plast. Z natančnim nadzorom števila ciklov lahko dosežemo želeno debelino filma.

(ALD en korak cikla)

2. Analiza principa procesa

Samoomejujoča reakcija ALD je njeno temeljno načelo. V vsakem ciklu lahko prekurzorske molekule reagirajo le z aktivnimi mesti na površini. Ko so ta mesta popolnoma zasedena, nadaljnjih prekurzorskih molekul ni več mogoče adsorbirati, kar zagotavlja, da je v vsakem krogu odlaganja dodana le ena plast atomov ali molekul. Zaradi te lastnosti ima ALD izredno visoko enotnost in natančnost pri nanašanju tankih filmov. Kot je prikazano na spodnji sliki, lahko ohrani dobro pokritost stopnic tudi na kompleksnih tridimenzionalnih strukturah.

3. Uporaba ALD v proizvodnji polprevodnikov

ALD se pogosto uporablja v industriji polprevodnikov, vključno z, vendar ne omejeno na:

Nanos materiala z visokim k-om: uporablja se za izolacijsko plast vrat tranzistorjev nove generacije za izboljšanje delovanja naprave.

Odlaganje kovinskih vrat: kot sta titanov nitrid (TiN) in tantalov nitrid (TaN), ki se uporablja za izboljšanje hitrosti preklapljanja in učinkovitosti tranzistorjev.

Pregradna plast za medsebojno povezavo: prepreči difuzijo kovin in ohrani stabilnost in zanesljivost vezja.

Polnjenje tridimenzionalne strukture: kot so polnilni kanali v strukturah FinFET za doseganje višje integracije.

Atomsko plastno nanašanje (ALD) je s svojo izjemno natančnostjo in enotnostjo prineslo revolucionarne spremembe v industrijo proizvodnje polprevodnikov. Z obvladovanjem procesa in načel ALD lahko inženirji izdelajo elektronske naprave z odličnim delovanjem na nanometrskem merilu, kar spodbuja nenehen napredek informacijske tehnologije. Ker se tehnologija še naprej razvija, bo ALD igral še bolj kritično vlogo na polprevodniškem področju prihodnosti.