Chip Üretimi: Atomik Katman Birikimi (ALD)

Yarı iletken imalat endüstrisinde, cihaz büyüklüğü küçülmeye devam ettikçe, ince film malzemelerinin biriktirme teknolojisi benzeri görülmemiş zorluklar yarattı. Atomik seviyede hassas kontrol elde edebilen ince bir film biriktirme teknolojisi olarak atomik tabaka birikimi (ALD), yarı iletken üretiminin vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir. Bu makale, önemli rolünü anlamaya yardımcı olmak için ALD'nin süreç akışını ve ilkelerini tanıtmayı amaçlamaktadır.gelişmiş çip üretimi.

1. ayrıntılı açıklamasıALDişlem akışı

ALD işlemi, her biriktirme yapıldığında sadece bir atomik tabakanın eklenmesini sağlamak için katı bir dizi izler, böylece film kalınlığının kesin kontrolü elde edilir. Temel adımlar aşağıdaki gibidir:

Öncü nabız:ALDSüreç, ilk öncülün reaksiyon odasına sokulmasıyla başlar. Bu öncü, hedef biriktirme malzemesinin kimyasal elemanlarını içeren bir gaz veya buhardır.gofretyüzey. Öncül moleküller, doymuş bir moleküler tabaka oluşturmak için gofret yüzeyinde adsorbe edilir.

İnert Gaz Temizleme: Daha sonra, reaksiyona girmemiş öncüleri ve yan ürünleri uzaklaştırmak için tasfiye için arıtmak için bir inert gaz (azot veya argon gibi) eklenir, bu da gofret yüzeyinin bir sonraki reaksiyon için temiz ve hazır olmasını sağlar.

İkinci öncü darbesi: Tahliye tamamlandıktan sonra, ikinci öncü, istenen depozito oluşturmak için ilk adımda adsorbe edilen öncü ile kimyasal olarak reaksiyona girer. Bu reaksiyon genellikle kendi kendini sınırlar, yani tüm aktif alanlar ilk öncü tarafından işgal edildiğinde, yeni reaksiyonlar artık gerçekleşmeyecektir.

İnert Gaz Temizleme: Reaksiyon tamamlandıktan sonra, inert gaz artık reaktanları ve yan ürünleri uzaklaştırmak için yüzeyi temiz bir duruma geri yüklemek ve bir sonraki döngüye hazırlanmak için tekrar temizlenir.

Bu adım serisi tam bir ALD döngüsü oluşturur ve her döngü tamamlandığında gofret yüzeyine bir atomik tabaka eklenir. Döngü sayısını tam olarak kontrol ederek, istenen film kalınlığı elde edilebilir.

(ALD One Döngü Adımı)

2. Süreç ilkesi analizi

ALD'nin kendi kendini sınırlayan reaksiyonu temel prensibidir. Her döngüde, öncü moleküller sadece yüzeydeki aktif bölgelerle reaksiyona girebilir. Bu bölgeler tamamen işgal edildikten sonra, sonraki öncü moleküller adsorbe edilemez, bu da her biriktirme turuna sadece bir atom veya molekül tabakası eklenmesini sağlar. Bu özellik, ALD'nin ince filmler yatırırken son derece yüksek homojenliğe ve hassasiyete sahip olmasını sağlar. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, karmaşık üç boyutlu yapılarda bile iyi adım kapsamını koruyabilir.

3. ALD'nin yarı iletken üretiminde uygulanması

ALD, yarı iletken endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak bunlarla sınırlı değildir:

Yüksek K malzeme birikimi: Cihaz performansını iyileştirmek için yeni nesil transistörlerin geçit yalıtım tabakası için kullanılır.

Metal kapı birikimi: Titanyum nitrür (kalay) ve tantal nitrür (tan) gibi, transistörlerin anahtarlama hızını ve verimliliğini artırmak için kullanılır.

Bağlantı Bariyeri Katmanı: Metal difüzyonunu önleyin ve devre stabilitesini ve güvenilirliğini koruyun.

Üç boyutlu yapı dolgusu: daha yüksek entegrasyon elde etmek için Finfet yapılarındaki kanalları doldurma gibi.

Atomik tabaka birikimi (ALD), olağanüstü hassasiyeti ve tekdüzeliği ile yarı iletken imalat endüstrisine devrimci değişiklikler getirmiştir. ALD'nin sürecine ve ilkelerine hakim olarak mühendisler, nano ölçekte mükemmel performansa sahip elektronik cihazlar oluşturabilir ve bilgi teknolojisinin sürekli ilerlemesini teşvik edebilirler. Teknoloji gelişmeye devam ettikçe, ALD gelecekteki yarı iletken alanında daha da kritik bir rol oynayacak.