Những điều bạn nên biết về sự lắng đọng lớp nguyên tử (ALD)

Những điều bạn nên biết về sự lắng đọng lớp nguyên tử (ALD)

Sự lắng đọng lớp nguyên tử (ALD), còn được gọi là epitaxy lớp nguyên tử (ALE), là một công nghệ chuẩn bị màng mỏng ở quy mô nguyên tử. Nó có thể tạo màng siêu mỏng với độ dày đồng nhất, độ dày có thể kiểm soát và thành phần có thể điều chỉnh. Với sự phát triển của công nghệ nano và vi điện tử bán dẫn, yêu cầu về kích thước của các thiết bị và vật liệu liên tục giảm xuống, và tỷ lệ khung hình trong cấu trúc thiết bị liên tục tăng lên, đòi hỏi độ dày của vật liệu được sử dụng phải giảm từ mười nanomet đến vài nanomet. Công nghệ lắng đọng lớp nguyên tử dần trở thành công nghệ không thể thay thế trong các lĩnh vực sản xuất liên quan. Ưu điểm của nó xác định rằng nó có tiềm năng phát triển rất lớn và không gian ứng dụng rộng rãi hơn. Tấm silicon kim loạicủa ALD có thể được cung cấp bởi PAM-XIAMEN.

1. Nguyên lý làm việc của công nghệ lắng đọng lớp nguyên tử

Công nghệ lắng đọng lớp nguyên tử đề cập đến một phương pháp tạo màng mỏng bằng cách xen kẽ các xung xen kẽ của tiền chất pha khí vào buồng phản ứng và phản ứng hấp phụ hóa học pha khí-rắn trên bề mặt của chất lắng đọng. Như trong hình 1, quá trình lắng đọng lớp nguyên tử bao gồm hai nửa phản ứng A và B trong bốn bước cơ bản:

1) Tiền chất Một phản ứng hấp phụ xung;

2) Làm sạch các chất phản ứng dư và các sản phẩm phụ bằng khí trơ;

3) Phản ứng hấp phụ xung B tiền thân;

4) Các chất phản ứng dư thừa và các sản phẩm phụ được làm sạch bằng khí trơ, và sau đó được tuần hoàn theo trình tự để nhận ra sự phát triển từng lớp của màng mỏng trên bề mặt của chất nền.

nguyên lý hoạt động của sự lắng đọng lớp nguyên tử

Hình 1. Nguyên lý làm việc của ALD

Nhiều loại vật liệu có thể được lắng đọng bằng cách lắng đọng lớp nguyên tử, chẳng hạn như:

Oxit: bao gồm HfO2, HfSiO, Al2O3, Ta2O5, TiO2, La2O3, SiO2, ZnO

Nitride, bao gồm TiN, TaN, AlN, SiNx, HfN

Kim loại, bao gồm Ru, Cu, W, Mo

2. So sánh ALD, PVD và CVD

So với công nghệ bào chế màng mỏng truyền thống, công nghệ lắng đọng lớp nguyên tử có những ưu điểm rõ rệt. Các phương pháp hóa học giải pháp truyền thống và các phương pháp vật lý như phún xạ hoặc bay hơi (PVD) không thích hợp để lắng đọng và tạo màng trên bề mặt của chất nền phức hợp ba chiều do thiếu sự kiểm soát bề mặt hoặc sự tồn tại của các vùng bóng phụt. Phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD) yêu cầu kiểm soát chặt chẽ sự khuếch tán tiền chất và độ đồng đều nhiệt độ của buồng phản ứng, và rất khó để đáp ứng yêu cầu về độ đồng đều của màng mỏng và kiểm soát chính xác độ dày. Ngược lại, công nghệ ALD dựa trên các phản ứng hấp phụ tự giới hạn và tự bão hòa bề mặt, đồng thời có khả năng kiểm soát bề mặt. Bề mặt dưới cùng được lắng đọng để tạo màng, trong khi vẫn đảm bảo kiểm soát độ dày màng đơn lớp phụ chính xác. Vì vậy, công nghệ ALD được sử dụng rộng rãi trong vi điện tử, năng lượng, thông tin và các lĩnh vực khác.

So sánh ALD, PVD, CVD, v.v.

Hình 2. So sánh ALD, PVD, CVD, v.v.

3. Các ứng dụng cơ bản của công nghệ lắng đọng lớp nguyên tử

Sự phát triển của công nghệ lắng đọng lớp nguyên tử không thể tách rời với sự trỗi dậy của ngành công nghiệp bán dẫn. Với sự cải tiến liên tục của việc tích hợp chip, kích thước của các thành phần khác nhau tiếp tục thu nhỏ, và nút công nghệ của ngành bán dẫn đã bước vào kỷ nguyên nano. Người ta cũng đặt ra những yêu cầu ngày càng cao đối với công nghệ bào chế màng mỏng kích thước nano tương thích với công nghệ bán dẫn. Các ứng dụng chính của công nghệ ALD bao gồm:

1) Điện môi cổng bóng bán dẫn (cao-k) và điện cực cổng kim loại;

2) Hệ thống vi cơ điện tử (MEMS);

3) Vật liệu và thiết bị quang điện tử;

4) Rào cản khuếch tán kết nối mạch tích hợp;

5) Màn hình phẳng (ví dụ: vật liệu điốt phát quang hữu cơ, OLED);

6) Lớp rào cản kết nối;

7) Lớp hạt lắng đọng mạ điện đồng liên kết;

8) DRAM, lớp điện môi MRAM;

9) Tụ điện nhúng;

10) Đầu ghi điện từ;

11) Các loại màng mỏng (<100nm).

powerwaywafer

Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email victorchan@powerwaywafer.compowerwaymaterial@gmail.com.

Chia sẻ bài này