Kiibitootmine: aatomkihi ladestumine (ALD)

Pooljuhtide töötlevas tööstuses, kuna seadme suurus kahaneb, on õhukeste kilematerjalide sadestumistehnoloogia esitatud enneolematuid väljakutseid. Aatomkihi sadestumine (ALD) kui õhukese kilede sadestamise tehnoloogia, mis suudab aatomitasandil täpset kontrolli saavutada, on muutunud pooljuhtide tootmise hädavajalikuks osaks. Selle artikli eesmärk on tutvustada ALD protsesside voogu ja põhimõtteid, mis aitavad mõista selle olulist rolliKiire täiustatud tootmine.

1. üksikasjalik selgitusAldtöötlemisvool

Ald protsess järgib ranget järjestust, tagamaks, et iga kord on lisatud ainult üks aatomkiht, saavutades seeläbi kile paksuse täpse kontrolli. Põhilised sammud on järgmised:

Eelkäija pulss:AldProtsess algab esimese eelkäija kasutuselevõtuga reaktsioonikambrisse. See eelkäija on gaas või aur, mis sisaldab sihtmaterjali keemilisi elemente, mis võivad reageerida spetsiifiliste aktiivsete saitidegavahvlpind. Prekursori molekulid adsorbeeritakse vahvli pinnale, moodustades küllastunud molekulaarse kihi.

Inertne gaasipuhastus: seejärel võetakse puhastamatute eelkäijate ja kõrvalsaaduste eemaldamiseks puhastamiseks inertgaas (näiteks lämmastik või argoon), tagades, et vahvli pind on puhas ja valmis järgmiseks reaktsiooniks.

Teine eelkäija impulss: Pärast puhastuse valmimist tutvustatakse teine ​​eelkäija, et reageerida keemiliselt esimeses etapis adsorbeeritud eelkäijaga, et genereerida soovitud maardla. See reaktsioon on tavaliselt ise piirav, see tähendab, et kui kõik aktiivsed saidid hõivavad esimene eelkäija, ei toimu uusi reaktsioone enam.

Inertgaasi puhastamine uuesti: Pärast reaktsiooni valmimist puhastatakse uuesti inertgaas jääk reagentide ja kõrvalsaaduste eemaldamiseks, pinna taastades puhtasse olekusse ja valmistudes järgmiseks tsükliks.

See sammude seeria moodustab täieliku ALD -tsükli ja iga kord, kui tsükkel on lõpule viidud, lisatakse vahvli pinnale aatomikiht. Tsüklite arvu täpselt kontrollides saab soovitud kile paksuse saavutada.

(ALD ühe tsükli samm)

2. Protsessi põhimõtte analüüs

Ald ise piirav reaktsioon on selle põhiprintsiip. Igas tsüklis saavad eelkäija molekulid reageerida ainult pinnal olevate aktiivsete saitidega. Kui need saidid on täielikult hõivatud, ei saa järgnevaid eelkäija molekule adsorbeeritud, mis tagab, et igas sadestumisvoorus lisatakse ainult üks aatomite või molekulide kiht. Selle funktsiooni abil on ALD õhukeste kilede deponeerimisel äärmiselt kõrge ühtlus ja täpsus. Nagu on näidatud alloleval joonisel, suudab see säilitada head astmekatte isegi keerukatel kolmemõõtmelistel struktuuridel.

3. ALD rakendamine pooljuhtide tootmises

Ald -d kasutatakse pooljuhtide tööstuses laialdaselt, sealhulgas, kuid mitte ainult:

Materjalide kõrge K-ladestumine: kasutatud uue põlvkonna transistoride värava isolatsioonikihis seadme jõudluse parandamiseks.

Metallvärava sadestumine: näiteks titaannitriid (tina) ja tantaalnitriid (TAN), mida kasutatakse transistoride lülituskiiruse ja efektiivsuse parandamiseks.

Ühendamisbarjääri kiht: vältige metallide difusiooni ja hoidke vooluahela stabiilsust ja töökindlust.

Kolmemõõtmeline struktuuri täitmine: näiteks FinFET-struktuuride täitekanalid, et saavutada suurem integratsioon.

Aatomkihi ladestumine (ALD) on oma erakordse täpsuse ja ühtlusega toonud pooljuhtide töötleva tööstuse revolutsioonilisi muudatusi. ALD protsessi ja põhimõtete valdades saavad insenerid ehitada nanomõõtmetes suurepärase jõudlusega elektroonikaseadmeid, edendades infotehnoloogia pidevat edenemist. Kuna tehnoloogia areneb, mängib ALD tulevases pooljuhtide valdkonnas veelgi kriitilisemat rolli.