Производство на чипове: отлагане на атомен слой (ALD)

В индустрията за производство на полупроводници, тъй като размерът на устройството продължава да се свива, технологията за отлагане на тънки филмови материали представлява безпрецедентни предизвикателства. Отлагането на атомен слой (ALD), като технология за отлагане на тънък филм, която може да постигне прецизен контрол на атомно ниво, се превърна в незаменима част от производството на полупроводници. Тази статия има за цел да въведе процеса на потока и принципите на ALD, за да се разбере важната му роля вРазширено производство на чипове.

1. Подробно обяснение наАлдпроцесен поток

Процесът на ALD следва строга последователност, за да се гарантира, че всеки път се добавя само един атомен слой, като по този начин се постига прецизен контрол на дебелината на филма. Основните стъпки са следните:

Импулс на прекурсор: TheАлдПроцесът започва с въвеждането на първия предшественик в реакционната камера. Този предшественик е газ или пари, съдържащи химичните елементи на материала за отлагане на целта, които могат да реагират със специфични активни места навафлаповърхност. Молекулите на прекурсора се адсорбират върху повърхността на вафли, за да образуват наситен молекулен слой.

Инертен газов прочистване: Впоследствие се въвежда инертен газ (като азот или аргон) за пречистване на премахване за отстраняване на нереагирали прекурсори и странични продукти, като се гарантира, че повърхността на вафлите е чиста и готова за следващата реакция.

Втори импулс на предшественика: След завършване на чистката, вторият предшественик се въвежда, за да реагира химически с предшественика, адсорбиран в първата стъпка, за да генерира желания депозит. Тази реакция обикновено се самоограничава, тоест, след като всички активни сайтове са заети от първия предшественик, нови реакции вече няма да се появяват.

Инертен газов прочистване Отново: След приключване на реакцията, инертен газ отново се прочиства за отстраняване на остатъчните реагенти и странични продукти, възстановявайки повърхността в чисто състояние и се подготвя за следващия цикъл.

Тази серия от стъпки представлява пълен ALD цикъл и всеки път, когато цикъл приключи, към повърхността на вафлите се добавя атомен слой. Чрез точно контролиране на броя на циклите може да се постигне желаната дебелина на филма.

(ALD Една стъпка на цикъла)

2. Анализ на принципа на процеса

Самоограничаващата се реакция на ALD е основният му принцип. Във всеки цикъл молекулите на прекурсора могат да реагират само с активните места на повърхността. След като тези сайтове са напълно заети, следващите молекули на прекурсора не могат да бъдат адсорбирани, което гарантира, че във всеки кръг на отлагане се добавя само един слой атоми или молекули. Тази функция прави ALD да има изключително висока равномерност и прецизност при депозиране на тънки филми. Както е показано на фигурата по-долу, тя може да поддържа добро покритие на стъпката дори върху сложни триизмерни структури.

3. Приложение на ALD в производството на полупроводници

Алд се използва широко в полупроводниковата индустрия, включително, но не само:

Отлагане с висок К материал: Използва се за изолационен слой на портата от транзистори от ново поколение за подобряване на производителността на устройството.

Отлагане на метална порта: като титанов нитрид (TIN) и танталум нитрид (TAN), използвани за подобряване на скоростта на превключване и ефективността на транзисторите.

Бариерен слой за взаимосвързаност: предотвратяване на дифузия на метал и поддържайте стабилността и надеждността на веригата.

Триизмерно пълнене на структурата: като канали за пълнене в структурите на FINFET за постигане на по-висока интеграция.

Отлагането на атомен слой (ALD) внесе революционни промени в производствената индустрия за полупроводници с изключителната си точност и еднаквост. Овладявайки процеса и принципите на ALD, инженерите са в състояние да изграждат електронни устройства с отлична производителност на наноразмер, насърчавайки непрекъснатото развитие на информационните технологии. Тъй като технологията продължава да се развива, ALD ще играе още по -критична роля в бъдещото поле за полупроводници.