Lustų gamyba: atominio sluoksnio nusodinimas (ALD)

Puslaidininkių gamybos pramonėje, prietaiso dydžiui ir toliau mažėjant, plonasluoksnių medžiagų nusodinimo technologija iškėlė precedento neturinčius iššūkius. Atominio sluoksnio nusodinimas (ALD), kaip plonų plėvelių nusodinimo technologija, galinti pasiekti tikslų valdymą atominiu lygiu, tapo nepakeičiama puslaidininkių gamybos dalimi. Šiuo straipsniu siekiama supažindinti su ALD proceso eiga ir principais, kad būtų lengviau suprasti jo svarbų vaidmenįpažangi lustų gamyba.

1. Išsamus paaiškinimasALDproceso eiga

ALD procesas vyksta griežta seka, siekiant užtikrinti, kad kiekvieną kartą nusodinant būtų dedamas tik vienas atominis sluoksnis, taip tiksliai kontroliuojant plėvelės storį. Pagrindiniai veiksmai yra tokie:

Pirmtakų pulsas:ALDprocesas prasideda pirmojo pirmtako įvedimu į reakcijos kamerą. Šis pirmtakas yra dujos arba garai, turintys tikslinės nusodinimo medžiagos cheminių elementų, galinčių reaguoti su konkrečiomis aktyviomis vietomisvaflįpaviršius. Pirmtakų molekulės adsorbuojamos ant plokštelės paviršiaus, kad susidarytų prisotintas molekulinis sluoksnis.

Inertinių dujų išvalymas: vėliau įvedamos inertinės dujos (pvz., azotas arba argonas), kad būtų pašalintos nesureagavusios pirmtakos ir šalutiniai produktai, užtikrinant, kad plokštelės paviršius būtų švarus ir paruoštas kitai reakcijai.

Antrasis pirmtako impulsas: baigus valymą, antrasis pirmtakas įvedamas, kad chemiškai reaguotų su pirmtaku, adsorbuotu pirmame žingsnyje, kad susidarytų norimas nuosėdas. Ši reakcija paprastai yra savaime ribojanti, tai yra, kai visas aktyvias vietas užima pirmasis pirmtakas, naujų reakcijų nebebus.

Vėl išvalymas inertinėmis dujomis: pasibaigus reakcijai, inertinės dujos vėl išvalomos, kad pašalintų likusius reagentus ir šalutinius produktus, atkuriant paviršiaus švarą ir ruošiant kitam ciklui.

Ši veiksmų seka sudaro visą ALD ciklą ir kiekvieną kartą, kai ciklas baigiamas, ant plokštelės paviršiaus pridedamas atominis sluoksnis. Tiksliai kontroliuojant ciklų skaičių, galima pasiekti norimą plėvelės storį.

(ALD vieno ciklo žingsnis)

2. Proceso principo analizė

Savaime ribojanti ALD reakcija yra pagrindinis jos principas. Kiekviename cikle pirmtakų molekulės gali reaguoti tik su aktyviomis vietomis paviršiuje. Kai šios vietos yra visiškai užimtos, vėlesnės pirmtakų molekulės negali būti adsorbuojamos, o tai užtikrina, kad kiekviename nusodinimo etape bus pridėtas tik vienas atomų arba molekulių sluoksnis. Dėl šios savybės ALD yra itin vienodos ir tiksliai dedamos plonos plėvelės. Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, jis gali išlaikyti gerą žingsnių aprėptį net sudėtingose ​​trimatėse struktūrose.

3. ALD taikymas puslaidininkių gamyboje

ALD plačiai naudojamas puslaidininkių pramonėje, įskaitant, bet neapsiribojant:

Aukštos kokybės medžiagų nusodinimas: naudojamas naujos kartos tranzistorių izoliacijos sluoksniui, siekiant pagerinti įrenginio veikimą.

Metalo užtvarų nusodinimas: pvz., titano nitridas (TiN) ir tantalo nitridas (TaN), naudojamas pagerinti tranzistorių perjungimo greitį ir efektyvumą.

Tarpusavio sujungimo barjerinis sluoksnis: apsaugo nuo metalo difuzijos ir palaiko grandinės stabilumą bei patikimumą.

Trimatės struktūros užpildymas: pavyzdžiui, kanalų užpildymas FinFET struktūrose, kad būtų pasiekta didesnė integracija.

Atominio sluoksnio nusodinimas (ALD) atnešė revoliucinius pokyčius puslaidininkių gamybos pramonėje dėl savo nepaprasto tikslumo ir vienodumo. Įvaldę ALD procesą ir principus, inžinieriai gali sukurti elektroninius prietaisus, pasižyminčius puikiu našumu nanoskalėje, skatindami nuolatinę informacinių technologijų pažangą. Technologijoms toliau tobulėjant, ALD vaidins dar svarbesnį vaidmenį būsimoje puslaidininkių srityje.