Çip Üretimi: Atomik Katman Biriktirme (ALD)

Yarı iletken imalat endüstrisinde cihaz boyutu küçülmeye devam ettikçe ince film malzemelerinin biriktirme teknolojisi benzeri görülmemiş zorluklar ortaya çıkardı. Atomik seviyede hassas kontrol sağlayabilen ince film biriktirme teknolojisi olan Atomik Katman Biriktirme (ALD), yarı iletken imalatının vazgeçilmez bir parçası haline geldi. Bu makale ALD'nin süreç akışını ve ilkelerini tanıtarak ALD'nin ALD'deki önemli rolünü anlamayı amaçlamaktadır.gelişmiş çip üretimi.

1. Ayrıntılı açıklamaALDsüreç akışı

ALD işlemi, her biriktirme işleminde yalnızca bir atomik katmanın eklenmesini sağlamak ve böylece film kalınlığının hassas kontrolünü sağlamak için katı bir sıra izler. Temel adımlar aşağıdaki gibidir:

Öncü darbe:ALDProses, ilk öncül maddenin reaksiyon odasına girmesiyle başlar. Bu öncü, hedef biriktirme malzemesinin kimyasal elementlerini içeren ve yüzeydeki belirli aktif bölgelerle reaksiyona girebilen bir gaz veya buhardır.gofretyüzey. Öncü moleküller, doymuş bir moleküler katman oluşturmak üzere levha yüzeyine adsorbe edilir.

İnert gaz temizleme: Daha sonra, reaksiyona girmemiş öncülleri ve yan ürünleri çıkarmak için temizleme için bir inert gaz (nitrojen veya argon gibi) verilir, böylece levha yüzeyinin temiz ve bir sonraki reaksiyon için hazır olması sağlanır.

İkinci öncü darbe: Temizleme işlemi tamamlandıktan sonra ikinci öncü, istenen tortuyu oluşturmak için birinci adımda adsorbe edilen öncüyle kimyasal olarak reaksiyona girmek üzere dahil edilir. Bu reaksiyon genellikle kendi kendini sınırlar; yani tüm aktif bölgeler ilk öncül tarafından işgal edildiğinde artık yeni reaksiyonlar meydana gelmeyecektir.

İnert gazın tekrar temizlenmesi: Reaksiyon tamamlandıktan sonra, kalan reaktanların ve yan ürünlerin uzaklaştırılması için inert gaz tekrar temizlenir, yüzey temiz bir duruma getirilir ve bir sonraki döngüye hazırlanır.

Bu adımlar dizisi tam bir ALD döngüsünü oluşturur ve her döngü tamamlandığında levha yüzeyine bir atomik katman eklenir. Döngü sayısını hassas bir şekilde kontrol ederek istenilen film kalınlığına ulaşılabilir.

(ALD bir çevrim adımı)

2. Süreç prensibi analizi

ALD'nin kendi kendini sınırlayan reaksiyonu temel ilkesidir. Her döngüde öncü moleküller yalnızca yüzeydeki aktif bölgelerle reaksiyona girebilir. Bu alanlar tamamen dolduktan sonra sonraki öncü moleküller adsorbe edilemez, bu da her bir birikim turunda yalnızca bir atom veya molekül katmanının eklenmesini sağlar. Bu özellik, ALD'nin ince filmleri biriktirirken son derece yüksek tekdüzelik ve hassasiyete sahip olmasını sağlar. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, karmaşık üç boyutlu yapılarda bile iyi adım kapsamını koruyabilir.

3. ALD'nin Yarı İletken İmalatında Uygulanması

ALD, aşağıdakiler dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere yarı iletken endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır:

Yüksek k malzeme biriktirme: Cihaz performansını artırmak için yeni nesil transistörlerin geçit yalıtım katmanında kullanılır.

Metal geçit biriktirme: Transistörlerin anahtarlama hızını ve verimliliğini artırmak için kullanılan titanyum nitrür (TiN) ve tantal nitrür (TaN) gibi.

Ara bağlantı bariyer katmanı: metal difüzyonunu önler ve devre stabilitesini ve güvenilirliğini korur.

Üç boyutlu yapı doldurma: Daha yüksek entegrasyon elde etmek için FinFET yapılarındaki kanalların doldurulması gibi.

Atomik katman biriktirme (ALD), olağanüstü hassasiyeti ve tekdüzeliği ile yarı iletken imalat endüstrisine devrim niteliğinde değişiklikler getirmiştir. ALD'nin süreç ve ilkelerine hakim olarak mühendisler, nano ölçekte mükemmel performansa sahip elektronik cihazlar üretebilir ve bilgi teknolojisinin sürekli ilerlemesini teşvik edebilir. Teknoloji gelişmeye devam ettikçe ALD, geleceğin yarı iletken alanında daha da kritik bir rol oynayacak.