Sirunvalmistus: Atomikerroksen laskeuma (ALD)

Puolijohteiden valmistusteollisuudessa, kun laitteen koko jatkuu, ohutkalvomateriaalien kerrostumitekniikka on asettanut ennennäkemättömät haasteet. Atomikerroksen laskeuma (ALD), ohuena kalvon laskeutumistekniikkana, joka voi saavuttaa tarkan hallinnan atomitasolla, on tullut välttämätön osa puolijohteiden valmistusta. Tämän artikkelin tarkoituksena on ottaa käyttöön prosessivirta ja ALD: n periaatteet auttaa ymmärtämään sen tärkeätä rooliaKehittynyt siruvalmistus.

1. Yksityiskohtainen selitysALDprosessivirtaus

ALD -prosessi noudattaa tiukkaa sekvenssiä sen varmistamiseksi, että vain yksi atomikerros lisätään joka kerta, kun saostuu, mikä saavuttaa kalvon paksuuden tarkan hallinnan. Perusvaiheet ovat seuraavat:

Edeltäjäpulssi:ALDProsessi alkaa ensimmäisen edeltäjän käyttöönotolla reaktiokammioon. Tämä edeltäjä on kaasu tai höyry, joka sisältää kohteen laskeutumismateriaalin kemialliset elementit, jotka voivat reagoida tiettyjen aktiivisten kohtien kanssavohvelipinta. Esiasteiden molekyylit adsorboitetaan kiekkojen pinnalle tyydyttyneen molekyylikerroksen muodostamiseksi.

Inertti kaasun puhdistus: Myöhemmin otetaan käyttöön inertti kaasu (kuten typpi tai argoni) reagoimattomien esiasteiden ja sivutuotteiden poistamiseksi varmistaen, että kiekon pinta on puhdas ja valmis seuraavaan reaktioon.

Toinen edeltäjäpulssi: Kun puhdistus on valmis, toinen edeltäjä johdetaan reagoimaan kemiallisesti edeltäjän kanssa, joka adsorboituu ensimmäisessä vaiheessa halutun talletuksen luomiseksi. Tämä reaktio on yleensä itsenäistä, ts. Kun kaikki aktiiviset kohdat ovat ensimmäinen edeltäjä, uusia reaktioita ei enää tapahdu.

Inertti kaasun puhdistus uudelleen: Kun reaktio on valmis, inertti kaasu puhdistetaan uudelleen jäännösreagenssien ja sivutuotteiden poistamiseksi, pinnan palauttaminen puhtaaseen tilaan ja valmistautuu seuraavaan sykliin.

Tämä vaihesarja muodostaa täydellisen ALD -syklin, ja joka kerta kun sykli valmistuu, kiekkojen pintaan lisätään atomikerros. Kontrolloimalla tarkasti syklien lukumäärää, haluttu kalvon paksuus voidaan saavuttaa.

(ALD One Cycle -vaihe)

2. Prosessin periaatteen analyysi

ALD: n itserajoittava reaktio on sen ydinperiaate. Jokaisessa syklissä prekursorimolekyylit voivat reagoida vain pinnan aktiivisten kohtien kanssa. Kun nämä paikat ovat täysin miehitettyjä, seuraavia edeltäjämolekyylejä ei voida adsorboida, mikä varmistaa, että jokaisessa laskeumakierroksessa lisätään vain yksi atomien tai molekyylien kerros. Tämä ominaisuus tekee ALD: stä erittäin korkea yhtenäisyys ja tarkkuus, kun talletetaan ohutkalvoja. Kuten alla olevassa kuvassa esitetään, se voi ylläpitää hyvää askelpeittoa jopa monimutkaisissa kolmiulotteisissa rakenteissa.

3. ALD: n levitys puolijohteiden valmistuksessa

ALD: tä käytetään laajalti puolijohdeteollisuudessa, mukaan lukien, mutta rajoittumatta:

Korkean K-materiaalin laskeuma: Käytetään uuden sukupolven transistorien porttieristyskerrokseen laitteen suorituskyvyn parantamiseksi.

Metalliportin laskeuma: kuten titaanitridi (TIN) ja tantaalitridi (TAN), joita käytetään parantaakseen transistorien kytkentänopeutta ja tehokkuutta.

Yhdistämisen estekerros: Estä metallin diffuusio ja ylläpitä piirien stabiilisuutta ja luotettavuutta.

Kolmiulotteinen rakenteen täyttö: kuten Finfet-rakenteiden täyttökanavat korkeamman integraation saavuttamiseksi.

Atomikerroksen laskeuma (ALD) on tuonut vallankumoukselliset muutokset puolijohteiden valmistusteollisuuteen sen poikkeuksellisen tarkkuuden ja yhdenmukaisuuden avulla. Hallitsemalla ALD: n prosessin ja periaatteet insinöörit pystyvät rakentamaan elektronisia laitteita, joilla on erinomainen suorituskyky nanomittakaalla, edistäen tietotekniikan jatkuvaa etenemistä. Teknologian kehittyessä ALD: llä on vielä kriittisempi rooli tulevaisuuden puolijohdekenttään.