Fabrication de puces: dépôt de couche atomique (ALD)

Dans l'industrie de la fabrication de semi-conducteurs, alors que la taille de l'appareil continue de rétrécir, la technologie de dépôt des matériaux de film mince a posé des défis sans précédent. Le dépôt de couche atomique (ALD), en tant que technologie de dépôt à couches minces qui peut obtenir un contrôle précis au niveau atomique, est devenu une partie indispensable de la fabrication de semi-conducteurs. Cet article vise à introduire le flux de processus et les principes de l'ALD pour aider à comprendre son rôle important dansFabrication avancée des puces.

1. Explication détaillée duAldflux de processus

Le processus ALD suit une séquence stricte pour garantir qu'une seule couche atomique est ajoutée à chaque fois, atteignant ainsi un contrôle précis de l'épaisseur du film. Les étapes de base sont les suivantes:

Pulse précurseur: leAldLe processus commence par l'introduction du premier précurseur dans la chambre de réaction. Ce précurseur est un gaz ou une vapeur contenant les éléments chimiques du matériau de dépôt cible qui peuvent réagir avec des sites actifs spécifiques sur letranchesurface. Les molécules précurseurs sont adsorbées sur la surface de la tranche pour former une couche moléculaire saturée.

Purge de gaz inerte: Par la suite, un gaz inerte (comme l'azote ou l'argon) est introduit pour la purge pour éliminer les précurseurs et les sous-produits non réagus, garantissant que la surface de la plaquette est propre et prête pour la prochaine réaction.

Deuxième impulsion précurseur: Une fois la purge terminée, le deuxième précurseur est introduit pour réagir chimiquement avec le précurseur adsorbé dans la première étape pour générer le dépôt souhaité. Cette réaction est généralement auto-limitante, c'est-à-dire, une fois que tous les sites actifs sont occupés par le premier précurseur, de nouvelles réactions ne se produiront plus.

Purge de gaz inerte à nouveau: Une fois la réaction terminée, le gaz inerte est à nouveau purgé pour éliminer les réactifs résiduels et les sous-produits, restaurant la surface à un état propre et se préparant pour le cycle suivant.

Cette série d'étapes constitue un cycle ALD complet, et chaque fois qu'un cycle est terminé, une couche atomique est ajoutée à la surface de la plaquette. En contrôlant précisément le nombre de cycles, l'épaisseur du film souhaitée peut être réalisée.

(Étape de cycle ald)

2. Analyse des principes du processus

La réaction d'auto-limitation de l'ALD est son principe central. Dans chaque cycle, les molécules précurseurs ne peuvent réagir qu'avec les sites actifs à la surface. Une fois ces sites entièrement occupés, les molécules précurseurs ultérieures ne peuvent pas être adsorbées, ce qui garantit qu'une seule couche d'atomes ou de molécules est ajoutée dans chaque cycle de dépôt. Cette caractéristique fait que l'ALD a une uniformité et une précision extrêmement élevées lors du dépôt de films minces. Comme le montre la figure ci-dessous, il peut maintenir une bonne couverture étape même sur des structures tridimensionnelles complexes.

3. Application de l'ALD dans la fabrication de semi-conducteurs

L'ALD est largement utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs, y compris, mais sans s'y limiter:

Dépôt de matériaux High-K: utilisé pour la couche d'isolation de porte des transistors de nouvelle génération pour améliorer les performances de l'appareil.

Dépôt de porte métallique: comme le nitrure de titane (TIN) et le nitrure de tantale (Tan), utilisé pour améliorer la vitesse de commutation et l'efficacité des transistors.

Couche de barrière d'interconnexion: empêcher la diffusion des métaux et maintenir la stabilité et la fiabilité du circuit.

Remplissage de la structure tridimensionnelle: tels que le remplissage des canaux dans les structures FINFET pour atteindre une intégration plus élevée.

Le dépôt de couche atomique (ALD) a apporté des changements révolutionnaires à l'industrie manufacturière des semi-conducteurs avec sa précision et son uniformité extraordinaires. En maîtrisant le processus et les principes de l'ALD, les ingénieurs sont en mesure de construire des appareils électroniques avec d'excellentes performances à l'échelle nanométrique, favorisant le progrès continu des technologies de l'information. Alors que la technologie continue d'évoluer, Ald jouera un rôle encore plus critique dans le domaine des semi-conducteurs futurs.