Pembuatan Cip: Pemendapan Lapisan Atom (ALD)

Dalam industri pembuatan semikonduktor, apabila saiz peranti terus mengecil, teknologi pemendapan bahan filem nipis telah menimbulkan cabaran yang tidak pernah berlaku sebelum ini. Pemendapan Lapisan Atom (ALD), sebagai teknologi pemendapan filem nipis yang boleh mencapai kawalan tepat pada peringkat atom, telah menjadi bahagian yang sangat diperlukan dalam pembuatan semikonduktor. Artikel ini bertujuan untuk memperkenalkan aliran proses dan prinsip ALD untuk membantu memahami peranan pentingnya dalampembuatan cip termaju.

1. Penjelasan terperinci tentangALDaliran proses

Proses ALD mengikut urutan yang ketat untuk memastikan bahawa hanya satu lapisan atom ditambahkan setiap kali pemendapan, dengan itu mencapai kawalan tepat ketebalan filem. Langkah-langkah asas adalah seperti berikut:

Nadi prekursor: TheALDproses bermula dengan pengenalan prekursor pertama ke dalam ruang tindak balas. Prekursor ini ialah gas atau wap yang mengandungi unsur kimia bahan pemendapan sasaran yang boleh bertindak balas dengan tapak aktif tertentu padawaferpermukaan. Molekul prekursor diserap pada permukaan wafer untuk membentuk lapisan molekul tepu.

Pembersihan gas lengai: Selepas itu, gas lengai (seperti nitrogen atau argon) diperkenalkan untuk pembersihan untuk mengeluarkan prekursor dan produk sampingan yang tidak bertindak balas, memastikan permukaan wafer bersih dan bersedia untuk tindak balas seterusnya.

Nadi prekursor kedua: Selepas pembersihan selesai, prekursor kedua diperkenalkan untuk bertindak balas secara kimia dengan prekursor terserap dalam langkah pertama untuk menjana deposit yang dikehendaki. Tindak balas ini biasanya mengehadkan diri, iaitu, apabila semua tapak aktif diduduki oleh prekursor pertama, tindak balas baru tidak akan berlaku lagi.

Pembersihan gas lengai sekali lagi: Selepas tindak balas selesai, gas lengai dibersihkan semula untuk mengeluarkan bahan tindak balas dan hasil sampingan sisa, memulihkan permukaan kepada keadaan bersih dan bersedia untuk kitaran seterusnya.

Siri langkah ini membentuk kitaran ALD lengkap, dan setiap kali kitaran selesai, lapisan atom ditambahkan pada permukaan wafer. Dengan mengawal bilangan kitaran dengan tepat, ketebalan filem yang diingini boleh dicapai.

(ALD satu langkah kitaran)

2. Analisis prinsip proses

Reaksi mengehadkan diri ALD ialah prinsip terasnya. Dalam setiap kitaran, molekul prekursor hanya boleh bertindak balas dengan tapak aktif di permukaan. Apabila tapak ini diduduki sepenuhnya, molekul prekursor berikutnya tidak boleh diserap, yang memastikan bahawa hanya satu lapisan atom atau molekul ditambah dalam setiap pusingan pemendapan. Ciri ini menjadikan ALD mempunyai keseragaman dan ketepatan yang sangat tinggi apabila mendepositkan filem nipis. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, ia boleh mengekalkan liputan langkah yang baik walaupun pada struktur tiga dimensi yang kompleks.

3. Penggunaan ALD dalam Pembuatan Semikonduktor

ALD digunakan secara meluas dalam industri semikonduktor, termasuk tetapi tidak terhad kepada:

Pemendapan bahan berk tinggi: digunakan untuk lapisan penebat pintu transistor generasi baharu untuk meningkatkan prestasi peranti.

Pemendapan pintu logam: seperti titanium nitrida (TiN) dan tantalum nitride (TaN), digunakan untuk meningkatkan kelajuan pensuisan dan kecekapan transistor.

Lapisan penghalang saling sambungan: menghalang penyebaran logam dan mengekalkan kestabilan dan kebolehpercayaan litar.

Pengisian struktur tiga dimensi: seperti mengisi saluran dalam struktur FinFET untuk mencapai penyepaduan yang lebih tinggi.

Pemendapan lapisan atom (ALD) telah membawa perubahan revolusioner kepada industri pembuatan semikonduktor dengan ketepatan dan keseragaman yang luar biasa. Dengan menguasai proses dan prinsip ALD, jurutera dapat membina peranti elektronik dengan prestasi cemerlang pada skala nano, menggalakkan kemajuan berterusan teknologi maklumat. Memandangkan teknologi terus berkembang, ALD akan memainkan peranan yang lebih kritikal dalam bidang semikonduktor masa hadapan.