Yupqa plyonka yotqizishgofret ishlab chiqarishning uchta asosiy bosqichidan biri bo'lib, yupqa plyonkaning texnik parametrlari chipning ishlashiga bevosita ta'sir qiladi. Yarimo'tkazgichli qurilmalarning doimiy qisqarishi yupqa plyonkalarni joylashtirish jarayonlari uchun yuqori talablarni ilgari surdi va ALD texnologiyasi yuqori darajada boshqariladigan cho'kindi plyonka qalinligi, mukammal bir xillik va uch o'lchamli shaklni saqlab qolish tufayli ilg'or yarimo'tkazgich jarayoni ilovalarida afzalliklarni namoyish etdi.
Past haroratli yotqizish, yupqa plyonkaning tozaligi va mukammal qoplash kabi o'ziga xos afzalliklari tufayli ALD (Atomic Layer Deposition) texnologiyasiyarimo'tkazgichlarni qayta ishlashva 21-asr boshidan ishlab chiqarish. DRAM kondansatkichlarining yuqori k-dielektrik yotqizilishi ushbu texnologiyani birinchi bo'lib qo'llagan, ammo yaqinda ALD boshqa yarimo'tkazgich jarayonlari sohalarida tobora keng tarqalgan ilovalarni ishlab chiqdi.
Yupqa qatlamli cho'kma uchun ishlatiladigan usullarga jismoniy bug 'cho'kishi (PVD), kimyoviy bug'larning cho'kishi (CVD) va atom qatlamining cho'kishi (ALD) kiradi.
ALD - bu CVD ning bir varianti bo'lib, u moddalarni qatlam yuzasiga bitta atom plyonkasi shaklida joylashtirish usuli hisoblanadi. Substrat ALD birikma materiallarini hosil qilish uchun ikkita faol gaz fazali prekursorli materiallarga ketma-ket ta'sir qiladi. Substrat ma'lum bir vaqtda faqat bitta prekursorga ta'sir qiladi va ta'sir qilish vaqti juda qisqa bo'lishi uchun nazorat qilinadi, shuning uchun substratda adsorbsiyalangan prekursorning faqat bitta sub-atom qoplama qatlami hosil bo'ladi. Plyonka qalinligini aniq nazorat qilish cho'kindi davrlarining sonini nazorat qilish orqali amalga oshirilishi mumkin. Nano o'lchamdagi ultra yupqa plyonkalarni joylashtirishga qodir.
Hozirgi vaqtda ALD texnologiyasini TALD, PEALD, SALD va boshqalarga bo'lish mumkin. Tayyorlangan yupqa plyonkalar turlariga oksidlar, azot (uglerod) birikmalari, metall va metall bo'lmagan elementlar, dielektrik qatlamlarni qoplaydigan, o'tkazgichlar va yarim o'tkazgichlar kiradi. ALD reaktsiyasining o'zini tutib turishi va keng oyna harorati xususiyatlari o'sib chiqqan yupqa plyonkalarni yaxshi qadam qoplamasi, katta maydonning bir xilligi, gözeneklersiz zichlik va qalinlik kabi cho'kma parametrlarini oson nazorat qilish imkonini beradi. ALD texnologiyasi, ayniqsa, murakkab morfologiya va yuqori nisbatli xandaq yuzalarida yupqa plyonka yotqizish uchun javob beradi va High-K gate dielektrik qatlamlari, metall eshiklar va mis diffuziya to'siqlari kabi ilg'or yarimo'tkazgich jarayonlarida keng qo'llaniladi.
Atom qatlamini joylashtirish siklini quyidagi bosqichlarga bo'lish mumkin:
1. Prekursorni kiriting va substrat yuzasi bilan adsorbsiya yoki kimyoviy reaksiyaga kirishing;
2. Inert gazni yuvuvchi qoldiq gaz;
3. Ikkinchi prekursor gazni kiriting va birinchi qatlamning prekursor mahsuloti bilan reaksiyaga kirishing
4. Inert gazni yuvuvchi qoldiq gaz
Yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda ALD texnologiyasining asosiy roli quyidagilardan iborat:
Transistorli eshik dielektrik qatlami (yuqori dielektrik doimiy)
Dielektrik o'tkazuvchanlik materialning zaryadni ushlab turish qobiliyatini tavsiflaydi, yuqori K qiymatlari zaryadni yaxshiroq saqlashga olib keladi.
Yuqori K-qiymatli materiallar bir xil sig'im zichligida oqish oqimini kamaytirishi mumkin.
Metall darvoza
Qurilmalar uchun eshik materiali sifatida polikristalli kremniy o'rniga metalldan foydalanish, metall eshiklar juda yuqori elektron zichlikka ega bo'lib, ular qutb molekulalarining tebranishlarini himoya qila oladi, qurilma kanali ichida harakatchanlikni ta'minlaydi va polikristalli kremniy eshiklarini yo'q qilish muammosini samarali hal qiladi.
Metall darvoza o'rnini bosadi va polikristalli kremniy xandaqlariga yotqiziladi, bu yaxshi bosqichli qoplama bilan cho'kish jarayonini talab qiladi.
Misni o'zaro bog'laydigan to'siq qatlami
Interconnect texnologiyasi uchun keng tarqalgan ishlatiladigan jarayonlar Al jarayoni va Cu jarayonidir. Cu yaxshi o'tkazuvchanlikka ega va past haroratlarda yotqizilishi mumkin, bu esa uni yanada kengroq ishlatishga imkon beradi. Cu ning eng katta kamchiligi uning tez diffuziya tezligidir, bu dielektrik ichida harakatlanishni osonlashtiradi va qurilmani "zaharlaydi". Shuning uchun, mis qoplamasidan oldin, birinchi navbatda, diffuziyaga qarshi to'siq qatlami yotqizilishi kerak, birinchi navbatda, Cu diffuziya qatlamlarini joylashtirish uchun ALD texnologiyasi qo'llaniladi va yuqori nisbatlarda yupqa plyonka hali ham yaxshi bir xillik va diffuziyaga qarshi to'siq xususiyatlarini namoyish etadi.
Mikrokondensatorlar
Kondensatorlarda ALD qo'llanilishi asosan 100nm dan past DAMlarni va o'rnatilgan DRAMni o'z ichiga oladi. Saqlash hajmi kengayganligi sababli, ichki kondensatorlar soni keskin oshadi va bitta kondansatör hajmi yanada kamayadi. Kondensatorning ichki yivlarining nisbati kattaroq bo'ladi va yotqizilgan plyonkaning samarali maydoni qurilmaning o'zidan taxminan 20 baravar ko'p. ALD texnologiyasi katta maydonning bir xilligi, yuqori bosqichli qoplama va plyonka qalinligini aniq nazorat qilish talablariga javob berishi mumkin.
ALDning yarimo'tkazgich sohasida qo'llanilishi. Mur qonunining uzluksiz evolyutsiyasi bilan integral mikrosxemalar xususiyatlarining o'lchami va oluklari doimiy ravishda kichrayib bormoqda. Borgan sari mayda bo'yalgan oluklar oluklar va ularning yon devorlarini qoplash texnologiyasiga jiddiy qiyinchiliklar tug'diradi. An'anaviy PVD va CVD jarayonlari endi kichik chiziq kengliklarida yaxshi qadam qoplamasi talablariga javob bera olmaydi. ALD texnologiyasi mukammal shaklni saqlash, bir xillik va yuqori bosqichli qoplamaga ega va yarimo'tkazgich sanoatida tobora muhim rol o'ynamoqda.
