Chip Manufacturing: Atomic Layer Deposition (ALD)

In de Semiconductor Manufacturing -industrie, naarmate de apparaatgrootte blijft krimpen, heeft de depositietechnologie van dunne filmmaterialen ongekende uitdagingen gesteld. Atomic Layer Deposition (ALD), als een dunne filmafzettingstechnologie die nauwkeurige controle op atomair niveau kan bereiken, is een onmisbaar onderdeel geworden van de productie van halfgeleiders. Dit artikel is bedoeld om de processtroom en principes van ALD te introduceren om de belangrijke rol in te helpen inzichtGeavanceerde chipproductie.

1. Gedetailleerde uitleg van deAldprocesstroom

Het ALD -proces volgt een strikte volgorde om ervoor te zorgen dat slechts één atoomlaag wordt toegevoegd telkens elke keer depositie, waardoor een precieze controle van de filmdikte wordt bereikt. De basisstappen zijn als volgt:

Voorloperpuls: deAldProces begint met de introductie van de eerste voorloper in de reactiekamer. Deze voorloper is een gas of damp die de chemische elementen van het doelafzettingsmateriaal bevat die kunnen reageren met specifieke actieve plaatsen op dewafeltjeoppervlak. De voorlopermoleculen worden geadsorbeerd op het waferoppervlak om een ​​verzadigde moleculaire laag te vormen.

Inerte gaszuivering: vervolgens wordt een inert gas (zoals stikstof of argon) geïntroduceerd voor het zuiveren om niet -gereageerde voorlopers en bijproducten te verwijderen, waardoor het wafeloppervlak schoon is en klaar is voor de volgende reactie.

Tweede voorloperpuls: Nadat de zuivering is voltooid, wordt de tweede voorloper geïntroduceerd om chemisch te reageren met de voorloper geadsorbeerd in de eerste stap om de gewenste afzetting te genereren. Deze reactie is meestal zelfbeperkend, dat wil zeggen, zodra alle actieve sites worden bezet door de eerste voorloper, zullen nieuwe reacties niet langer optreden.

Inerte gasspoeling opnieuw: nadat de reactie is voltooid, wordt het inerte gas opnieuw verwijderd om resterende reactanten en bijproducten te verwijderen, het oppervlak in een schone toestand te herstellen en zich voor te bereiden op de volgende cyclus.

Deze reeks stappen vormt een volledige ALD -cyclus en elke keer dat een cyclus wordt voltooid, wordt een atoomlaag toegevoegd aan het wafeloppervlak. Door het aantal cycli nauwkeurig te regelen, kan de gewenste filmdikte worden bereikt.

(ALD One Cycle Step)

2. Procesprincipe -analyse

De zelfbeperkende reactie van ALD is het kernprincipe. In elke cyclus kunnen de voorlopermoleculen alleen reageren met de actieve plaatsen op het oppervlak. Zodra deze locaties volledig zijn bezet, kunnen de daaropvolgende voorlopermoleculen niet worden geadsorbeerd, wat ervoor zorgt dat slechts één laag atomen of moleculen in elke afzettingsronde wordt toegevoegd. Deze functie zorgt ervoor dat ALD een extreem hoge uniformiteit en precisie heeft bij het afzetten van dunne films. Zoals getoond in de onderstaande afbeelding, kan het een goede stapdekking behouden, zelfs op complexe driedimensionale structuren.

3. Toepassing van ALD in de productie van halfgeleiders

Ald wordt veel gebruikt in de halfgeleiderindustrie, inclusief maar niet beperkt tot:

High-K materiaalafzetting: gebruikt voor gate-isolatielaag van nieuwe generatie transistors om de prestaties van het apparaat te verbeteren.

Metalen poortafzetting: zoals titaniumnitride (TIN) en tantalum nitride (tan), gebruikt om de schakelsnelheid en efficiëntie van transistoren te verbeteren.

Interconnectiebarrièrelaag: voorkom metaldiffusie en behoud circuitstabiliteit en betrouwbaarheid.

Driedimensionale structuurvulling: zoals het vullen van kanalen in FINFET-structuren om een ​​hogere integratie te bereiken.

Atomic Layer Deposition (ALD) heeft revolutionaire veranderingen in de Semiconductor Manufacturing Industry met zijn buitengewone precisie en uniformiteit gebracht. Door het proces en de principes van ALD te beheersen, kunnen ingenieurs elektronische apparaten bouwen met uitstekende prestaties op het nanoschaal, waardoor de continue vooruitgang van informatietechnologie wordt bevorderd. Naarmate de technologie blijft evolueren, zal ALD een nog meer kritische rol spelen in het toekomstige halfgeleiderveld.