チップ製造：原子層堆積（ALD）

半導体製造業では、デバイスのサイズが縮小し続けるにつれて、薄膜材料の堆積技術が前例のない課題をもたらしました。原子層堆積（ALD）は、原子レベルで正確な制御を達成できる薄膜堆積技術として、半導体製造の不可欠な部分になりました。この記事は、ALDのプロセスフローと原則を導入して、その重要な役割を理解することを目的としています。高度なチップ製造.

1。の詳細な説明aldプロセスフロー

aldプロセスは厳密なシーケンスに従って、毎回1​​つの原子層のみが追加されることを保証し、それによりフィルムの厚さの正確な制御を実現します。基本的な手順は次のとおりです。

前駆体パルス：aldプロセスは、反応チャンバーへの最初の前駆体の導入から始まります。この前駆体は、標的堆積材料の化学元素を含むガスまたは蒸気であり、特定の活性部位と反応することができますウェーハ表面。前駆体分子は、ウェーハ表面に吸着され、飽和分子層を形成します。

不活性ガスパージ：その後、不活性ガス（窒素やアルゴンなど）が、未反応の前駆体と副産物を除去するためにパージのために導入され、ウェーハ表面がきれいで次の反応の準備ができていることを保証します。

2番目の前駆体パルス：パージが完了した後、2番目の前駆体は、最初のステップで吸着した前駆体と化学的に反応して、目的の堆積物を生成するために導入されます。この反応は通常、自己制限です。つまり、すべての活性部位が最初の前駆体によって占有されると、新しい反応はもはや発生しません。

不活性ガスパージ：反応が完了した後、不活性ガスを再度パージして残留反応物と副産物を除去し、表面をきれいな状態に回復し、次のサイクルの準備をします。

この一連のステップは完全なALDサイクルを構成し、サイクルが完了するたびに、原子層がウェーハ表面に追加されます。サイクル数を正確に制御することにより、望ましいフィルムの厚さを達成できます。

（ALD 1つのサイクルステップ）

2。プロセス原則分析

aldの自己制限反応は、その核となる原則です。各サイクルで、前駆体分子は表面の活性部位とのみ反応することができます。これらの部位が完全に占有されると、その後の前駆体分子を吸着させることはできません。これにより、堆積の各ラウンドで原子または分子の層のみが追加されるようになります。この機能により、ALDは薄膜を堆積するときに非常に高い均一性と精度を備えています。下の図に示すように、複雑な3次元構造でも適切なステップカバレッジを維持できます。

3。半導体製造におけるALDの適用

aldは、半導体業界で広く使用されています。

High-K材料の堆積：デバイスの性能を向上させるために、新世代トランジスタのゲート断熱層に使用されます。

金属ゲートの堆積：トランジスタのスイッチング速度と効率を改善するために使用される窒化チタン（TIN）や窒化タンタル（TAN）など。

相互接続バリア層：金属の拡散を防ぎ、回路の安定性と信頼性を維持します。

3次元構造充填：Finfet構造のチャネルの充填チャネルなど、より高い統合を実現します。

原子層堆積（ALD）は、並外れた精度と均一性を備えた半導体製造業に革新的な変化をもたらしました。 ALDのプロセスと原則を習得することにより、エンジニアはナノスケールで優れたパフォーマンスで電子デバイスを構築し、情報技術の継続的な進歩を促進することができます。テクノロジーが進化し続けるにつれて、ALDは将来の半導体分野でさらに重要な役割を果たします。