Chiptillverkning: Atomlageravsättning (ALD)

I halvledarindustrin, när enhetsstorleken fortsätter att krympa, har deponeringstekniken för tunna filmmaterial ställt enastående utmaningar. Atomlageravsättning (ALD), som en tunn filmavlagringsteknologi som kan uppnå exakt kontroll på atomnivå, har blivit en oundgänglig del av halvledartillverkning. Den här artikeln syftar till att introducera processflödet och principerna för ALD för att hjälpa till att förstå dess viktiga roll iavancerad chiptillverkning.

1. Detaljerad förklaring avAldprocessflöde

Ald -processen följer en strikt sekvens för att säkerställa att endast ett atomskikt läggs till varje tid avsättning och därmed uppnå exakt kontroll av filmtjocklek. De grundläggande stegen är följande:

Föregångspuls: TheAldProcessen börjar med införandet av den första föregångaren i reaktionskammaren. Denna föregångare är en gas eller ånga som innehåller de kemiska elementen i målavlagringsmaterialet som kan reagera med specifika aktiva platser pårånyta. Föregångsmolekylerna adsorberas på skivytan för att bilda ett mättat molekylskikt.

Inerta gasrening: Därefter införs en inert gas (såsom kväve eller argon) för rensning för att avlägsna oreagerade föregångare och biprodukter, vilket säkerställer att skivytan är ren och redo för nästa reaktion.

Andra föregångspuls: När rensningen är klar introduceras den andra föregångaren för att reagera kemiskt med föregångaren adsorberad i det första steget för att generera den önskade insättningen. Denna reaktion är vanligtvis självbegränsande, det vill säga när alla aktiva platser är ockuperade av den första föregångaren kommer nya reaktioner inte längre att inträffa.

Inerta gasrening igen: När reaktionen är klar rensas den inerta gasen igen för att avlägsna kvarvarande reaktanter och biprodukter, återställa ytan till ett rent tillstånd och förbereda sig för nästa cykel.

Denna serie steg utgör en komplett ALD -cykel, och varje gång en cykel är klar läggs ett atomlager till skivytan. Genom att exakt kontrollera antalet cykler kan den önskade filmtjockleken uppnås.

(ALD One Cycle Step)

2. Processprincipanalys

Den självbegränsande reaktionen från ALD är dess kärnprincip. I varje cykel kan föregångsmolekylerna endast reagera med de aktiva platserna på ytan. När dessa platser är helt ockuperade kan de efterföljande föregångsmolekylerna inte adsorberas, vilket säkerställer att endast ett lager atomer eller molekyler tillsätts i varje avsättning. Denna funktion gör att ALD har extremt hög enhetlighet och precision när du sätter in tunna filmer. Som visas i figuren nedan kan den upprätthålla god stegtäckning även på komplexa tredimensionella strukturer.

3. Tillämpning av ALD i halvledartillverkning

Ald används ofta inom halvledarindustrin, inklusive men inte begränsat till:

Hög-K-materialavlagring: Används för grindisoleringsskikt av nya generationstransistorer för att förbättra enhetens prestanda.

Deposition av metallport: såsom titannitrid (tenn) och tantalnitrid (solbrun), används för att förbättra växelhastigheten och effektiviteten hos transistorer.

Samtrafikbarriärlager: Förhindra metalldiffusion och upprätthålla kretsstabilitet och tillförlitlighet.

Tredimensionell strukturfyllning: såsom fyllningskanaler i FINFET-strukturer för att uppnå högre integration.

Atomlageravlagring (ALD) har medfört revolutionära förändringar i halvledarindustrin med sin extraordinära precision och enhetlighet. Genom att behärska processen och principerna för ALD kan ingenjörer bygga elektroniska enheter med utmärkt prestanda vid nanoskala, vilket främjar kontinuerlig utveckling av informationsteknologi. När tekniken fortsätter att utvecklas kommer ALD att spela en ännu mer kritisk roll inom det framtida halvledarområdet.