Fabricarea așchiilor: depunerea stratului atomic (ALD)

În industria producției de semiconductori, pe măsură ce dimensiunea dispozitivului continuă să se micșoreze, tehnologia de depunere a materialelor cu film subțire a pus provocări fără precedent. Atomic Layer Deposition (ALD), ca tehnologie de depunere a filmului subțire care poate realiza un control precis la nivel atomic, a devenit o parte indispensabilă a producției de semiconductori. Acest articol își propune să introducă fluxul procesului și principiile ALD pentru a ajuta la înțelegerea rolului său important înproducție avansată de cip.

1. Explicație detaliată aALDfluxul procesului

Procesul ALD urmează o secvență strictă pentru a se asigura că se adaugă un singur strat atomic la fiecare depunere, obținând astfel un control precis al grosimii filmului. Pașii de bază sunt următorii:

Pulsul precursor: TheALDprocesul începe cu introducerea primului precursor în camera de reacție. Acest precursor este un gaz sau vapori care conține elementele chimice ale materialului de depunere țintă care poate reacționa cu situsuri active specifice de penapolitanasuprafaţă. Moleculele precursoare sunt adsorbite pe suprafața plachetei pentru a forma un strat molecular saturat.

Purjare cu gaz inert: Ulterior, un gaz inert (cum ar fi azotul sau argonul) este introdus pentru purjare pentru a îndepărta precursorii și produșii secundari nereacționați, asigurându-se că suprafața plachetei este curată și pregătită pentru următoarea reacție.

Al doilea impuls de precursor: După ce purjarea este finalizată, al doilea precursor este introdus pentru a reacționa chimic cu precursorul adsorbit în prima etapă pentru a genera depozitul dorit. Această reacție este de obicei autolimitată, adică odată ce toate site-urile active sunt ocupate de primul precursor, noi reacții nu vor mai avea loc.

Purjare din nou cu gaz inert: După ce reacția este completă, gazul inert este purjat din nou pentru a îndepărta reactanții reziduali și produșii secundari, restabilind suprafața la o stare curată și pregătindu-se pentru următorul ciclu.

Această serie de pași constituie un ciclu complet ALD și de fiecare dată când un ciclu este finalizat, un strat atomic este adăugat la suprafața plachetei. Prin controlul precis al numărului de cicluri, se poate obține grosimea dorită a filmului.

(ALD cu un pas de ciclu)

2. Analiza principiului procesului

Reacția de autolimitare a ALD este principiul său de bază. În fiecare ciclu, moleculele precursoare pot reacționa doar cu situsurile active de la suprafață. Odată ce aceste locuri sunt complet ocupate, moleculele precursoare ulterioare nu pot fi adsorbite, ceea ce asigură adăugarea unui singur strat de atomi sau molecule în fiecare rundă de depunere. Această caracteristică face ca ALD să aibă uniformitate și precizie extrem de ridicate la depunerea peliculelor subțiri. După cum se arată în figura de mai jos, poate menține o acoperire bună a pașilor chiar și pe structuri tridimensionale complexe.

3. Aplicarea ALD în fabricarea semiconductorilor

ALD este utilizat pe scară largă în industria semiconductoarelor, incluzând, dar fără a se limita la:

Depunere de material high-k: utilizat pentru stratul de izolație al porții al tranzistorilor de nouă generație pentru a îmbunătăți performanța dispozitivului.

Depunere de poartă metalică: cum ar fi nitrura de titan (TiN) și nitrura de tantal (TaN), utilizate pentru a îmbunătăți viteza de comutare și eficiența tranzistoarelor.

Strat de barieră de interconectare: previne difuzia metalului și menține stabilitatea și fiabilitatea circuitului.

Umplerea structurii tridimensionale: cum ar fi umplerea canalelor în structurile FinFET pentru a obține o integrare mai mare.

Depunerea stratului atomic (ALD) a adus schimbări revoluționare în industria de fabricare a semiconductoarelor cu precizia și uniformitatea sa extraordinară. Prin stăpânirea procesului și a principiilor ALD, inginerii sunt capabili să construiască dispozitive electronice cu performanțe excelente la scară nanometrică, promovând progresul continuu al tehnologiei informației. Pe măsură ce tehnologia continuă să evolueze, ALD va juca un rol și mai critic în viitorul domeniu al semiconductorilor.