ساخت تراشه: رسوب لایه اتمی (ALD)

در صنعت تولید نیمه هادی ، با افزایش اندازه دستگاه ، فناوری رسوب مواد فیلم نازک چالش های بی سابقه ای را ایجاد کرده است. رسوب لایه اتمی (ALD) ، به عنوان یک فناوری رسوب فیلم نازک که می تواند در سطح اتمی به کنترل دقیقی برسد ، به بخشی ضروری از تولید نیمه هادی تبدیل شده است. این مقاله با هدف معرفی جریان فرایند و اصول ALD برای کمک به درک نقش مهم آن درتولید تراشه پیشرفته.

1. توضیحات مفصل در موردالودجریان فرآیند

فرآیند ALD یک دنباله دقیق را دنبال می کند تا اطمینان حاصل شود که فقط یک لایه اتمی هر بار رسوب اضافه می شود و از این طریق به کنترل دقیق ضخامت فیلم می رسد. مراحل اساسی به شرح زیر است:

نبض پیشرو:الودفرآیند با معرفی اولین پیشرو در محفظه واکنش آغاز می شود. این پیشرو یک گاز یا بخار است که حاوی عناصر شیمیایی ماده رسوب هدف است که می تواند با سایت های فعال خاص در آن واکنش نشان دهدویفرسطح مولکول های پیش ساز بر روی سطح ویفر جذب می شوند تا یک لایه مولکولی اشباع تشکیل شود.

تصفیه گاز بی اثر: متعاقباً ، یک گاز بی اثر (مانند نیتروژن یا آرگون) برای پاکسازی برای از بین بردن پیش سازها و محصولات جانبی غیرقابل تحمل معرفی می شود و اطمینان حاصل می شود که سطح ویفر تمیز و آماده برای واکنش بعدی است.

پالس پیش ساز دوم: پس از اتمام پاکسازی ، پیشرو دوم برای واکنش شیمیایی با پیش ساز جذب شده در مرحله اول برای تولید سپرده مورد نظر معرفی می شود. این واکنش معمولاً خود محدود است ، یعنی هنگامی که تمام سایت های فعال توسط اولین پیشرو اشغال شوند ، دیگر واکنش های جدید رخ نمی دهد.

پاکسازی گاز بی اثر دوباره: پس از اتمام واکنش ، گاز بی اثر دوباره برای از بین بردن واکنش دهنده های باقیمانده و فرآورده های جانبی ، بازگرداندن سطح به حالت تمیز و آماده شدن برای چرخه بعدی پاک می شود.

این سری مراحل یک چرخه کامل ALD را تشکیل می دهد و هر بار که یک چرخه تمام می شود ، یک لایه اتمی به سطح ویفر اضافه می شود. با کنترل دقیق تعداد چرخه ها ، می توان ضخامت فیلم مورد نظر را بدست آورد.

(مرحله یک چرخه ALD)

2. تجزیه و تحلیل اصل فرآیند

واکنش محدود کننده ALD اصل اصلی آن است. در هر چرخه ، مولکول های پیش ساز فقط می توانند با سایت های فعال روی سطح واکنش نشان دهند. پس از اشغال این سایت ها ، مولکولهای پیش ساز بعدی نمی توانند جذب شوند ، که تضمین می کند که فقط یک لایه اتم یا مولکول در هر دور رسوب اضافه می شود. این ویژگی باعث می شود ALD هنگام واریز فیلم های نازک ، یکنواختی و دقت بسیار بالایی داشته باشد. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، می تواند پوشش گام خوبی را حتی در ساختارهای پیچیده سه بعدی حفظ کند.

3. کاربرد ALD در ساخت نیمه هادی

الود به طور گسترده در صنعت نیمه هادی مورد استفاده قرار می گیرد ، از جمله اما محدود به این موارد نیست:

رسوب مواد K بالا: برای بهبود عملکرد دستگاه برای لایه عایق دروازه از ترانزیستورهای نسل جدید استفاده می شود.

رسوب دروازه فلزی: مانند نیترید تیتانیوم (قلع) و نیترید تانتالوم (برنزه) ، برای بهبود سرعت سوئیچینگ و کارایی ترانزیستورها استفاده می شود.

لایه مانع اتصال: از انتشار فلز جلوگیری کنید و پایداری و پایداری مدار را حفظ کنید.

پر کردن ساختار سه بعدی: مانند پر کردن کانال های در ساختارهای Finfet برای دستیابی به ادغام بالاتر.

رسوب لایه اتمی (ALD) با دقت و یکنواختی فوق العاده خود ، تغییرات انقلابی را در صنعت تولید نیمه هادی به وجود آورده است. مهندسان با تسلط بر فرآیند و اصول ALD ، قادر به ساخت دستگاه های الکترونیکی با عملکرد عالی در نانو هستند و پیشرفت مداوم فناوری اطلاعات را ترویج می کنند. با ادامه تکنولوژی ، ALD نقش مهمی در زمینه نیمه هادی آینده بازی خواهد کرد.