Fabricación de chips: deposición de capa atómica (ALD)

En la industria de fabricación de semiconductores, a medida que el tamaño del dispositivo continúa reduciéndose, la tecnología de deposición de los materiales de película delgada ha planteado desafíos sin precedentes. La deposición de la capa atómica (ALD), como una tecnología de deposición de película delgada que puede lograr un control preciso a nivel atómico, se ha convertido en una parte indispensable de la fabricación de semiconductores. Este artículo tiene como objetivo introducir el flujo del proceso y los principios de ALD para ayudar a comprender su importante papel enFabricación avanzada de chips.

1. Explicación detallada delFusilflujo de proceso

El proceso ALD sigue una secuencia estricta para garantizar que solo se agregue una capa atómica cada depósito de tiempo, logrando así un control preciso del grosor de la película. Los pasos básicos son los siguientes:

Pulso precursor: elFusilEl proceso comienza con la introducción del primer precursor en la cámara de reacción. Este precursor es un gas o vapor que contiene los elementos químicos del material de deposición objetivo que puede reaccionar con sitios activos específicos en elobleasuperficie. Las moléculas precursoras se adsorben en la superficie de la oblea para formar una capa molecular saturada.

Purga de gas inerte: posteriormente, se introduce un gas inerte (como el nitrógeno o el argón) para la purga para eliminar precursores y subproductos no reaccionados, asegurando que la superficie de la oblea esté limpia y lista para la próxima reacción.

Segundo pulso precursor: después de completar la purga, el segundo precursor se introduce para reaccionar químicamente con el precursor adsorbido en el primer paso para generar el depósito deseado. Esta reacción suele ser autolimitada, es decir, una vez que todos los sitios activos estén ocupados por el primer precursor, ya no ocurrirán nuevas reacciones.

Purga de gas inerte nuevamente: después de que se completa la reacción, el gas inerte se purga nuevamente para eliminar los reactivos residuales y los subproductos, restaurar la superficie a un estado limpio y prepararse para el siguiente ciclo.

Esta serie de pasos constituye un ciclo ALD completo, y cada vez que se completa un ciclo, se agrega una capa atómica a la superficie de la oblea. Al controlar con precisión el número de ciclos, se puede lograr el grosor de la película deseado.

(ALD un paso de ciclo)

2. Análisis de principios de proceso

La reacción autolimitada de ALD es su principio central. En cada ciclo, las moléculas precursoras solo pueden reaccionar con los sitios activos en la superficie. Una vez que estos sitios están completamente ocupados, las moléculas precursoras posteriores no pueden adsorberse, lo que asegura que solo se agrega una capa de átomos o moléculas en cada ronda de deposición. Esta característica hace que ALD tenga uniformidad y precisión extremadamente altas al depositar películas delgadas. Como se muestra en la figura a continuación, puede mantener una buena cobertura de pasos incluso en estructuras tridimensionales complejas.

3. Aplicación de ALD en la fabricación de semiconductores

Fusil se usa ampliamente en la industria de semiconductores, que incluye, entre otros::

Deposición de material de alto K: utilizado para la capa de aislamiento de la puerta de transistores de nueva generación para mejorar el rendimiento del dispositivo.

Deposición de la puerta del metal: como el nitruro de titanio (estaño) y el nitruro tantalum (TAN), utilizados para mejorar la velocidad de conmutación y la eficiencia de los transistores.

Capa de barrera de interconexión: evite la difusión de metales y mantenga la estabilidad y confiabilidad del circuito.

Llenado de estructura tridimensional: como los canales de llenado en estructuras FINFET para lograr una mayor integración.

La deposición de la capa atómica (ALD) ha traído cambios revolucionarios a la industria de fabricación de semiconductores con su extraordinaria precisión y uniformidad. Al dominar el proceso y los principios de ALD, los ingenieros pueden construir dispositivos electrónicos con un rendimiento excelente en la nanoescala, promoviendo el avance continuo de la tecnología de la información. A medida que la tecnología continúa evolucionando, ALD desempeñará un papel aún más crítico en el campo de semiconductores futuros.