Çip İstehsalı: Atom qatının çökməsi (ALD)

Yarımkeçiricilər istehsalı sənayesində cihazın ölçüsü kiçilməyə davam etdikcə, nazik film materiallarının çökdürülməsi texnologiyası görünməmiş problemlər yaratdı. Atom qatının çökməsi (ALD), atom səviyyəsində dəqiq nəzarətə nail ola bilən nazik təbəqə çökmə texnologiyası olaraq, yarımkeçirici istehsalının əvəzsiz hissəsinə çevrilmişdir. Bu məqalə ALD-də mühüm rolunu başa düşməyə kömək etmək üçün proses axını və prinsiplərini təqdim etmək məqsədi daşıyırqabaqcıl çip istehsalı.

1. Ətraflı izahatALDproses axını

ALD prosesi hər çöküntüdə yalnız bir atom təbəqəsinin əlavə olunmasını təmin etmək üçün ciddi ardıcıllığa əməl edir və bununla da film qalınlığına dəqiq nəzarətə nail olur. Əsas addımlar aşağıdakılardır:

Öncül nəbz: TheALDproses ilk prekursorun reaksiya kamerasına daxil edilməsi ilə başlayır. Bu prekursor hədəf çökmə materialının kimyəvi elementlərini ehtiva edən qaz və ya buxardır və səthdəki xüsusi aktiv sahələrlə reaksiya verə bilər.gofretsəthi. Prekursor molekulları doymuş molekulyar təbəqə yaratmaq üçün vafli səthində adsorbsiya edilir.

İnert qazın təmizlənməsi: Sonradan, vafli səthinin təmiz və növbəti reaksiyaya hazır olmasını təmin edərək, reaksiyaya girməyən prekursorları və əlavə məhsulları çıxarmaq üçün təmizləmə üçün inert qaz (məsələn, azot və ya arqon) daxil edilir.

İkinci prekursor nəbzi: Təmizləmə tamamlandıqdan sonra ikinci prekursor istənilən çöküntü yaratmaq üçün ilk addımda adsorbsiya edilmiş prekursorla kimyəvi reaksiya vermək üçün daxil edilir. Bu reaksiya adətən özünü məhdudlaşdırır, yəni bütün aktiv sahələr birinci prekursor tərəfindən tutulduqdan sonra yeni reaksiyalar artıq baş verməyəcək.

Yenidən inert qazın təmizlənməsi: Reaksiya başa çatdıqdan sonra qalıq reaktivləri və əlavə məhsulları çıxarmaq, səthi təmiz vəziyyətə qaytarmaq və növbəti dövrə hazırlamaq üçün inert qaz yenidən təmizlənir.

Bu addımlar seriyası tam bir ALD dövrü təşkil edir və hər dövr tamamlandıqda vafli səthinə atom təbəqəsi əlavə olunur. Dövrlərin sayına dəqiq nəzarət etməklə, istənilən film qalınlığına nail olmaq olar.

(ALD bir dövr addım)

2. Proses prinsipinin təhlili

ALD-nin özünü məhdudlaşdıran reaksiyası onun əsas prinsipidir. Hər bir dövrədə prekursor molekulları yalnız səthdəki aktiv yerlərlə reaksiya verə bilər. Bu yerlər tam işğal edildikdən sonra sonrakı prekursor molekulları adsorbsiya edilə bilməz, bu da hər çökmə dövrəsində yalnız bir atom və ya molekul qatının əlavə olunmasını təmin edir. Bu xüsusiyyət ALD-ni nazik təbəqələr qoyarkən son dərəcə yüksək vahidliyə və dəqiqliyə malik edir. Aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, o, hətta mürəkkəb üçölçülü strukturlarda da yaxşı addım əhatəsini saxlaya bilir.

3. Yarımkeçiricilərin istehsalında ALD-nin tətbiqi

ALD yarımkeçirici sənayesində geniş istifadə olunur, o cümlədən, lakin bunlarla məhdudlaşmır:

Yüksək k materialının çökməsi: cihazın işini yaxşılaşdırmaq üçün yeni nəsil tranzistorların qapı izolyasiya təbəqəsi üçün istifadə olunur.

Metal qapının çökməsi: tranzistorların keçid sürətini və səmərəliliyini artırmaq üçün istifadə edilən titan nitridi (TiN) və tantal nitridi (TaN) kimi.

Qarşılıqlı əlaqə maneə təbəqəsi: metalın yayılmasının qarşısını alır və dövrə sabitliyini və etibarlılığını qoruyur.

Üç ölçülü strukturun doldurulması: daha yüksək inteqrasiyaya nail olmaq üçün FinFET strukturlarında kanalların doldurulması kimi.

Atom qatının çökməsi (ALD) fövqəladə dəqiqliyi və vahidliyi ilə yarımkeçiricilərin istehsalı sənayesinə inqilabi dəyişikliklər gətirdi. ALD prosesini və prinsiplərini mənimsəməklə, mühəndislər informasiya texnologiyalarının davamlı inkişafını təşviq edərək, nanomiqyasda əla performansa malik elektron qurğular qura bilirlər. Texnologiya inkişaf etməyə davam etdikcə, ALD gələcək yarımkeçiricilər sahəsində daha da mühüm rol oynayacaq.