CHIP -Herstellung: Atomschichtabscheidung (ALD)

In der Semiconductor Manufacturing -Branche hat die Ablagerungstechnologie von Dünnfilmmaterialien im Laufe der Gerätegröße beispiellose Herausforderungen gestellt. Atomic Layer Deposition (ALD) als Dünnfilm -Abscheidungstechnologie, die auf Atomebene eine genaue Kontrolle erreichen kann, ist zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Semiconductor -Herstellung geworden. Dieser Artikel zielt darauf ab, den Prozessfluss und die Prinzipien von ALD einzuführen, um seine wichtige Rolle inFortgeschrittene Chipherstellung.

1. Detaillierte Erklärung derAldProzessfluss

Der ALD -Prozess folgt einer strengen Sequenz, um sicherzustellen, dass bei jeder Ablagerung nur eine Atomschicht hinzugefügt wird, wodurch eine präzise Kontrolle der Filmdicke erreicht wird. Die grundlegenden Schritte sind wie folgt:

Vorläuferpuls: DieAldDer Prozess beginnt mit der Einführung des ersten Vorläufers in die Reaktionskammer. Dieser Vorläufer handeltWaferOberfläche. Die Vorläufermoleküle werden auf der Waferoberfläche adsorbiert, um eine gesättigte molekulare Schicht zu bilden.

Inerte Gasspülung: Anschließend wird ein ineres Gas (wie Stickstoff oder Argon) eingeführt, um nicht umgesetzte Vorläufer und Nebenprodukte zu entfernen, um sicherzustellen, dass die Waferoberfläche sauber und für die nächste Reaktion bereit ist.

Zweiter Vorläuferimpuls: Nach Abschluss der Säuberung wird der zweite Vorläufer eingeführt, um chemisch mit dem im ersten Schritt adsorbierten Vorläufer zu reagieren, um die gewünschte Ablagerung zu erzeugen. Diese Reaktion ist normalerweise selbstlimitierend, dh wenn alle aktiven Stellen vom ersten Vorläufer besetzt sind, treten nicht mehr neue Reaktionen auf.

Inerte Gasspülung erneut: Nach Abschluss der Reaktion wird das Inertgas erneut gespült, um Restreaktanten und Nebenprodukte zu entfernen, die Oberfläche in einen sauberen Zustand wiederherzustellen und sich auf den nächsten Zyklus vorzubereiten.

Diese Reihe von Schritten bildet einen vollständigen ALD -Zyklus, und jedes Mal, wenn ein Zyklus abgeschlossen ist, wird der Waferoberfläche eine Atomschicht hinzugefügt. Durch die genaue Kontrolle der Anzahl der Zyklen kann die gewünschte Filmdicke erreicht werden.

(ALD Ein Zyklusschritt)

2. Prozessprinzipanalyse

Die selbstlimitierende Reaktion von ALD ist ihr Kernprinzip. In jedem Zyklus können die Vorläufermoleküle nur mit den aktiven Stellen auf der Oberfläche reagieren. Sobald diese Stellen vollständig besetzt sind, können die nachfolgenden Vorläufermoleküle nicht adsorbiert werden, was sicherstellt, dass in jeder Abscheidungsrunde nur eine Schicht Atome oder Moleküle zugegeben wird. Mit dieser Funktion hat ALD bei der Ablagerung von Dünnfilmen extrem hohe Gleichmäßigkeit und Präzision. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, kann es auch bei komplexen dreidimensionalen Strukturen eine gute Schrittabdeckung beibehalten.

3. Anwendung von ALD in der Herstellung von Halbleiter

Ald wird in der Halbleiterindustrie häufig verwendet, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

Hoch-K-Materialablagerung: Wird für die Gate-Isolationsschicht von Transistoren der neuen Generation zur Verbesserung der Geräteleistung verwendet.

Metall -Gate -Abscheidung: wie Titannitrid (Zinn) und Tantalnitrid (TAN), die zur Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit und der Effizienz von Transistoren verwendet werden.

Schicht der Verbindungsbarriere: Verhindern Sie die Metalldiffusion und erhalten Sie die Schaltungsstabilität und -zuverlässigkeit.

Dreidimensionale Strukturfüllung: Füllkanäle in FinFET-Strukturen, um eine höhere Integration zu erreichen.

Atomic Layer Deposition (ALD) hat mit außergewöhnlicher Präzision und Gleichmäßigkeit revolutionäre Veränderungen in die Semiconductor Manufacturing -Industrie gebracht. Durch die Beherrschung des Prozesses und der Prinzipien von ALD können die Ingenieure elektronische Geräte mit hervorragender Leistung im Nanoskala bauen und die kontinuierliche Weiterentwicklung der Informationstechnologie fördern. Während sich die Technologie weiterentwickelt, wird ALD im zukünftigen Halbleiterbereich eine noch entscheidende Rolle spielen.