Чип өндірісі: атомдық қабаттың тұндыру (ALD)

Жартылай өткізгіштерді өндіру өнеркәсібінде құрылғы өлшемі кішірейе бергендіктен, жұқа пленка материалдарын тұндыру технологиясы бұрын-соңды болмаған қиындықтарды тудырды. Атомдық қабаттың тұндыру (ALD) атом деңгейінде дәл бақылауға қол жеткізе алатын жұқа қабықша тұндыру технологиясы ретінде жартылай өткізгіштер өндірісінің ажырамас бөлігіне айналды. Бұл мақала оның маңызды рөлін түсінуге көмектесу үшін ALD процесінің ағымы мен принциптерін енгізуге бағытталғанжетілдірілген чип өндірісі.

1. Толық түсініктемеALDпроцесс ағыны

ALD процесі әр тұндыру кезінде тек бір атом қабатының қосылуын қамтамасыз ету үшін қатаң ретпен жүреді, осылайша пленка қалыңдығын дәл бақылауға қол жеткізеді. Негізгі қадамдар келесідей:

Прекурсорлық импульс: TheALDпроцесс реакция камерасына бірінші прекурсорды енгізуден басталады. Бұл ізашар – мақсатты тұндыру материалының химиялық элементтері бар газ немесе бу, ол беттегі белгілі бір белсенді учаскелермен әрекеттесе алады.вафлибеті. Прекурсорлардың молекулалары қаныққан молекулалық қабат түзу үшін пластинаның бетіне адсорбцияланады.

Инертті газды тазарту: Одан кейін реакцияға түспеген прекурсорлар мен жанама өнімдерді жою үшін инертті газ (мысалы, азот немесе аргон) вафли бетінің таза және келесі реакцияға дайын болуын қамтамасыз ету үшін тазарту үшін енгізіледі.

Екінші прекурсор импульсі: Тазарту аяқталғаннан кейін екінші прекурсор қажетті шөгіндіні жасау үшін бірінші қадамда адсорбцияланған прекурсормен химиялық әрекеттесу үшін енгізіледі. Бұл реакция әдетте өздігінен шектеледі, яғни барлық белсенді учаскелерді бірінші прекурсор басып алғаннан кейін жаңа реакциялар енді болмайды.

Инертті газды қайтадан тазарту: Реакция аяқталғаннан кейін қалдық реактивтер мен жанама өнімдерді жою, бетті таза күйге келтіру және келесі циклге дайындау үшін инертті газ қайтадан тазартылады.

Бұл қадамдар сериясы толық ALD циклін құрайды және цикл аяқталған сайын вафли бетіне атомдық қабат қосылады. Циклдардың санын дәл бақылау арқылы қалаған пленка қалыңдығына қол жеткізуге болады.

(ALD бір цикл қадамы)

2. Процесс принципін талдау

ALD өзін-өзі шектеу реакциясы оның негізгі принципі болып табылады. Әрбір циклде прекурсорлардың молекулалары тек бетіндегі белсенді учаскелермен әрекеттесе алады. Бұл тораптар толығымен толтырылғаннан кейін, кейінгі прекурсорлар молекулалары адсорбцияланбайды, бұл тұндырудың әрбір раундында атомдардың немесе молекулалардың бір ғана қабатының қосылуын қамтамасыз етеді. Бұл мүмкіндік ALD жұқа қабықшаларды салу кезінде өте жоғары біркелкі және дәлдікке ие етеді. Төмендегі суретте көрсетілгендей, ол күрделі үш өлшемді құрылымдарда да жақсы қадамдық қамтуды сақтай алады.

3. Жартылай өткізгіштер өндірісінде ALD қолдану

ALD is widely used in the semiconductor industry, including but not limited to:

Жоғары-k материалды тұндыру: құрылғының жұмысын жақсарту үшін жаңа буын транзисторларының қақпасының оқшаулау қабаты үшін қолданылады.

Металл қақпасының тұндыру: мысалы, титан нитриді (TiN) және тантал нитриді (TaN), транзисторлардың ауысу жылдамдығы мен тиімділігін арттыру үшін қолданылады.

Қосылу тосқауылының қабаты: металл диффузиясын болдырмайды және тізбектің тұрақтылығы мен сенімділігін сақтайды.

Үш өлшемді құрылымды толтыру: жоғары интеграцияға қол жеткізу үшін FinFET құрылымдарындағы арналарды толтыру сияқты.

Атом қабатының тұндыру (ALD) жартылай өткізгіштерді өндіру өнеркәсібіне өзінің ерекше дәлдігі мен біркелкілігімен революциялық өзгерістер әкелді. ALD процесі мен принциптерін игере отырып, инженерлер ақпараттық технологиялардың үздіксіз ілгерілеуіне ықпал ете отырып, наноөлшемде тамаша өнімділігі бар электронды құрылғыларды жасай алады. Технология дамып келе жатқанда, ALD болашақ жартылай өткізгіштер саласында одан да маңызды рөл атқарады.