Pembuatan Chip: Deposisi Lapisan Atom (ALD)

Dalam industri manufaktur semikonduktor, seiring dengan menyusutnya ukuran perangkat, teknologi pengendapan bahan film tipis telah menimbulkan tantangan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Atomic Layer Deposition (ALD), sebagai teknologi deposisi film tipis yang dapat mencapai kontrol presisi pada tingkat atom, telah menjadi bagian tak terpisahkan dalam manufaktur semikonduktor. Artikel ini bertujuan untuk memperkenalkan alur proses dan prinsip ALD untuk membantu memahami peran pentingnya dalammanufaktur chip canggih.

1. Penjelasan rinci tentangALDaliran proses

Proses ALD mengikuti urutan yang ketat untuk memastikan bahwa hanya satu lapisan atom yang ditambahkan setiap kali deposisi, sehingga mencapai kontrol ketebalan film yang tepat. Langkah-langkah dasarnya adalah sebagai berikut:

Pulsa prekursor: TheALDProses dimulai dengan memasukkan prekursor pertama ke dalam ruang reaksi. Prekursor ini berupa gas atau uap yang mengandung unsur kimia bahan pengendapan target yang dapat bereaksi dengan situs aktif spesifik pada bahan pengendapan.kue kue waferpermukaan. Molekul prekursor teradsorpsi pada permukaan wafer untuk membentuk lapisan molekul jenuh.

Pembersihan gas inert: Selanjutnya, gas inert (seperti nitrogen atau argon) dimasukkan untuk pembersihan guna menghilangkan prekursor dan produk sampingan yang tidak bereaksi, memastikan bahwa permukaan wafer bersih dan siap untuk reaksi berikutnya.

Pulsa prekursor kedua: Setelah pembersihan selesai, prekursor kedua dimasukkan untuk bereaksi secara kimia dengan prekursor yang teradsorpsi pada langkah pertama untuk menghasilkan endapan yang diinginkan. Reaksi ini biasanya bersifat self-limiting, yaitu ketika semua situs aktif telah ditempati oleh prekursor pertama, reaksi baru tidak akan terjadi lagi.

Pembersihan gas inert lagi: Setelah reaksi selesai, gas inert dibersihkan lagi untuk menghilangkan sisa reaktan dan produk sampingan, mengembalikan permukaan ke keadaan bersih dan mempersiapkan siklus berikutnya.

Rangkaian langkah ini merupakan siklus ALD yang lengkap, dan setiap kali siklus selesai, lapisan atom ditambahkan ke permukaan wafer. Dengan mengontrol jumlah siklus secara tepat, ketebalan film yang diinginkan dapat dicapai.

(ALD satu langkah siklus)

2. Analisis prinsip proses

Reaksi ALD yang membatasi diri adalah prinsip intinya. Dalam setiap siklus, molekul prekursor hanya dapat bereaksi dengan situs aktif di permukaan. Setelah situs-situs ini terisi penuh, molekul-molekul prekursor berikutnya tidak dapat diadsorpsi, yang memastikan bahwa hanya satu lapisan atom atau molekul yang ditambahkan dalam setiap putaran pengendapan. Fitur ini membuat ALD memiliki keseragaman dan presisi yang sangat tinggi ketika menyimpan film tipis. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, ini dapat mempertahankan cakupan langkah yang baik bahkan pada struktur tiga dimensi yang kompleks.

3. Penerapan ALD pada Manufaktur Semikonduktor

ALD banyak digunakan dalam industri semikonduktor, termasuk namun tidak terbatas pada:

Deposisi material k tinggi: digunakan untuk lapisan isolasi gerbang transistor generasi baru untuk meningkatkan kinerja perangkat.

Deposisi gerbang logam: seperti titanium nitrida (TiN) dan tantalum nitrida (TaN), digunakan untuk meningkatkan kecepatan peralihan dan efisiensi transistor.

Lapisan penghalang interkoneksi: mencegah difusi logam dan menjaga stabilitas dan keandalan sirkuit.

Pengisian struktur tiga dimensi: seperti pengisian saluran dalam struktur FinFET untuk mencapai integrasi yang lebih tinggi.

Deposisi lapisan atom (ALD) telah membawa perubahan revolusioner pada industri manufaktur semikonduktor dengan presisi dan keseragaman yang luar biasa. Dengan menguasai proses dan prinsip ALD, para insinyur dapat membangun perangkat elektronik dengan kinerja luar biasa pada skala nano, sehingga mendorong kemajuan teknologi informasi yang berkelanjutan. Seiring dengan berkembangnya teknologi, ALD akan memainkan peran yang lebih penting dalam bidang semikonduktor masa depan.