تصنيع الرقائق: ترسب الطبقة الذرية (ALD)

في صناعة تصنيع أشباه الموصلات ، مع استمرار تقلص حجم الجهاز ، فإن تقنية ترسب مواد الأفلام الرقيقة قد طرحت تحديات غير مسبوقة. أصبح ترسب الطبقة الذرية (ALD) ، باعتباره تقنية ترسب فيلم رقيقة يمكن أن تحقق تحكمًا دقيقًا على المستوى الذري ، جزءًا لا غنى عنه من تصنيع أشباه الموصلات. تهدف هذه المقالة إلى تقديم تدفق العملية ومبادئ ALD للمساعدة في فهم دورها المهم فيتصنيع رقاقة متقدم.

1. شرح مفصل لAldتدفق العملية

تتبع عملية ALD تسلسلًا صارمًا لضمان إضافة طبقة ذرية واحدة فقط في كل مرة ، وبالتالي تحقيق التحكم الدقيق في سمك الفيلم. الخطوات الأساسية هي كما يلي:

السلائف نبض: وAldتبدأ العملية مع إدخال السلائف الأولى في غرفة التفاعل. هذه السلائف عبارة عن غاز أو بخار يحتويرقاقةسطح. يتم امتصاص جزيئات السلائف على سطح الرقاقة لتشكيل طبقة جزيئية مشبعة.

تطهير الغاز الخامل: بعد ذلك ، يتم إدخال غاز خامل (مثل النيتروجين أو الأرجون) لتطهيره لإزالة السلائف غير المتفاعلة والمنتجات الثانوية ، مما يضمن أن يكون سطح الرقاقة نظيفًا وجاهزًا للتفاعل التالي.

نبض السلائف الثاني: بعد اكتمال التطهير ، يتم تقديم السلائف الثانية للتفاعل كيميائيًا مع امتصاص السلائف في الخطوة الأولى لإنشاء الإيداع المطلوب. عادةً ما يكون رد الفعل هذا محدودًا ذاتيًا ، أي بمجرد أن يتم شغل جميع المواقع النشطة من قبل السلائف الأولى ، لن تحدث ردود الفعل الجديدة.

تطهير الغاز الخامل مرة أخرى: بعد اكتمال التفاعل ، يتم تطهير الغاز الخامل مرة أخرى لإزالة المواد المتفاعلة المتبقية والمنتجات الثانوية ، واستعادة السطح إلى حالة نظيفة والتحضير للدورة التالية.

تشكل هذه السلسلة من الخطوات دورة ALD كاملة ، وفي كل مرة يتم فيها اكتمال دورة ، تتم إضافة طبقة ذرية إلى سطح الرقاقة. من خلال التحكم بدقة في عدد الدورات ، يمكن تحقيق سمك الفيلم المطلوب.

(ALD One Cycle Step)

2. تحليل مبدأ العملية

رد الفعل الذاتي للعلاج ALD هو مبدأها الأساسي. في كل دورة ، يمكن أن تتفاعل جزيئات السلائف فقط مع المواقع النشطة على السطح. بمجرد احتلال هذه المواقع بالكامل ، لا يمكن امتصاص جزيئات السلائف اللاحقة ، مما يضمن إضافة طبقة واحدة فقط من الذرات أو الجزيئات في كل جولة من الترسب. هذه الميزة تجعل ALD لها توحيد ودقة عالية للغاية عند إيداع الأفلام الرقيقة. كما هو موضح في الشكل أدناه ، يمكن أن يحافظ على تغطية خطوة جيدة حتى في الهياكل ثلاثية الأبعاد المعقدة.

3. تطبيق ALD في تصنيع أشباه الموصلات

يستخدم ALD على نطاق واسع في صناعة أشباه الموصلات ، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:

ترسب المواد عالية K: تستخدم لطبقة عزل البوابة من الترانزستورات الجيل الجديد لتحسين أداء الجهاز.

ترسب البوابة المعدنية: مثل نيتريد التيتانيوم (TIN) ونيتريد تانتالوم (TAN) ، يستخدم لتحسين سرعة التبديل وكفاءة الترانزستورات.

طبقة حاجز الترابط: منع انتشار المعادن والحفاظ على استقرار الدائرة وموثوقيتها.

ملء الهيكل ثلاثي الأبعاد: مثل ملء القنوات في هياكل FINFET لتحقيق تكامل أعلى.

جلب ترسب الطبقة الذرية (ALD) تغييرات ثورية في صناعة تصنيع أشباه الموصلات بدقة غير عادية وتوحيدها. من خلال إتقان عملية ومبادئ ALD ، يمكن للمهندسين بناء أجهزة إلكترونية بأداء ممتاز في النانوية ، مما يعزز التقدم المستمر لتكنولوجيا المعلومات. مع استمرار تطور التكنولوجيا ، ستلعب ALD دورًا أكثر أهمية في مجال أشباه الموصلات المستقبلي.