Fabricação de chips: deposição da camada atômica (ALD)

Na indústria de fabricação de semicondutores, à medida que o tamanho do dispositivo continua diminuindo, a tecnologia de deposição de materiais finos de cinema representou desafios sem precedentes. A deposição da camada atômica (ALD), como uma tecnologia de deposição de filmes finos que pode obter controle preciso no nível atômico, tornou -se uma parte indispensável da fabricação de semicondutores. Este artigo tem como objetivo introduzir o fluxo e os princípios do processo de ALD para ajudar a entender seu importante papelFabricação avançada de chips.

1. Explicação detalhada doAldfluxo de processo

O processo ALD segue uma sequência estrita para garantir que apenas uma camada atômica seja adicionada a cada deposição de tempo, alcançando o controle preciso da espessura do filme. As etapas básicas são as seguintes:

Pulso precursor: oAldO processo começa com a introdução do primeiro precursor na câmara de reação. Este precursor é um gás ou vapor que contém os elementos químicos do material de deposição alvo que pode reagir com locais ativos específicos nowafersuperfície. As moléculas precursoras são adsorvidas na superfície da wafer para formar uma camada molecular saturada.

Purge de gás inerte: Posteriormente, um gás inerte (como nitrogênio ou argônio) é introduzido para purgar para remover precursores e subprodutos não reagidos, garantindo que a superfície da bolacha esteja limpa e pronta para a próxima reação.

Segundo pulso precursor: após a conclusão da purga, o segundo precursor é introduzido para reagir quimicamente com o precursor adsorvido na primeira etapa para gerar o depósito desejado. Essa reação geralmente é autolimitada, ou seja, uma vez que todos os locais ativos são ocupados pelo primeiro precursor, novas reações não ocorrerão mais.

Purge de gás inerte novamente: Após a conclusão da reação, o gás inerte é purgado novamente para remover reagentes e subprodutos residuais, restaurando a superfície a um estado limpo e se preparando para o próximo ciclo.

Esta série de etapas constitui um ciclo completo de ALD e, cada vez que um ciclo é concluído, uma camada atômica é adicionada à superfície da wafer. Ao controlar com precisão o número de ciclos, a espessura desejada do filme pode ser alcançada.

(ALD One Cycle Stae)

2. Análise de princípio do processo

A reação autolimitada de ALD é seu princípio central. Em cada ciclo, as moléculas precursoras só podem reagir com os locais ativos na superfície. Uma vez que esses locais estão totalmente ocupados, as moléculas precursoras subsequentes não podem ser adsorvidas, o que garante que apenas uma camada de átomos ou moléculas seja adicionada em cada rodada de deposição. Esse recurso faz com que a ALD tenha uniformidade e precisão extremamente alta ao depositar filmes finos. Como mostrado na figura abaixo, ela pode manter uma boa cobertura de etapas, mesmo em estruturas tridimensionais complexas.

3. Aplicação de ALD na fabricação de semicondutores

O ALD é amplamente utilizado na indústria de semicondutores, incluindo, entre outros,:

Deposição de material de K High-K: Usado para a camada de isolamento de porta de transistores de novas gerações para melhorar o desempenho do dispositivo.

Deposição de portão de metal: como nitreto de titânio (TIN) e nitreto de tântalo (TAN), usado para melhorar a velocidade de comutação e a eficiência dos transistores.

Camada da barreira de interconexão: impedir a difusão do metal e manter a estabilidade e a confiabilidade do circuito.

O preenchimento da estrutura tridimensional: como o preenchimento de canais nas estruturas FINFET para obter maior integração.

A deposição da camada atômica (ALD) trouxe mudanças revolucionárias à indústria de fabricação de semicondutores com sua extraordinária precisão e uniformidade. Ao dominar o processo e os princípios da ALD, os engenheiros podem criar dispositivos eletrônicos com excelente desempenho na nanoescala, promovendo o avanço contínuo da tecnologia da informação. À medida que a tecnologia continua a evoluir, a ALD desempenhará um papel ainda mais crítico no futuro campo de semicondutores.