चिप मॅन्युफॅक्चरिंग: ॲटोमिक लेयर डिपॉझिशन (ALD)

सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंग उद्योगात, उपकरणाचा आकार कमी होत असताना, पातळ फिल्म मटेरियलच्या डिपॉझिशन तंत्रज्ञानाने अभूतपूर्व आव्हाने उभी केली आहेत. अणु स्तरावर तंतोतंत नियंत्रण मिळवू शकणारे पातळ फिल्म डिपॉझिशन तंत्रज्ञान म्हणून ॲटॉमिक लेयर डिपॉझिशन (ALD), सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगचा एक अपरिहार्य भाग बनला आहे. या लेखाचा उद्देश ALD ची महत्त्वाची भूमिका समजून घेण्यास मदत करण्यासाठी प्रक्रिया प्रवाह आणि तत्त्वे सादर करण्याचा आहेप्रगत चिप उत्पादन.

1. चे तपशीलवार स्पष्टीकरणALDप्रक्रिया प्रवाह

प्रत्येक वेळी डिपॉझिशनमध्ये फक्त एक अणूचा थर जोडला जाईल याची खात्री करण्यासाठी ALD प्रक्रिया कठोर क्रमाने चालते, ज्यामुळे चित्रपटाच्या जाडीचे अचूक नियंत्रण प्राप्त होते. मूलभूत पायऱ्या खालीलप्रमाणे आहेत:

पूर्ववर्ती नाडी: दALDप्रतिक्रिया चेंबरमध्ये पहिल्या पूर्वगामीच्या परिचयाने प्रक्रिया सुरू होते. हा अग्रदूत एक वायू किंवा वाफ आहे ज्यामध्ये लक्ष्य ठेवण्याच्या सामग्रीचे रासायनिक घटक असतात जे विशिष्ट सक्रिय साइटवर प्रतिक्रिया देऊ शकतात.वेफरपृष्ठभाग पूर्ववर्ती रेणू वेफरच्या पृष्ठभागावर शोषून एक संतृप्त आण्विक थर तयार करतात.

अक्रिय वायू शुद्धीकरण: त्यानंतर, वेफरची पृष्ठभाग स्वच्छ आहे आणि पुढील प्रतिक्रियेसाठी तयार आहे याची खात्री करून, अक्रियाशील पूर्ववर्ती आणि उपउत्पादने काढून टाकण्यासाठी शुद्धीकरणासाठी एक निष्क्रिय वायू (जसे की नायट्रोजन किंवा आर्गॉन) आणला जातो.

दुसरी पूर्ववर्ती नाडी: शुद्धीकरण पूर्ण झाल्यानंतर, इच्छित ठेव निर्माण करण्यासाठी पहिल्या चरणात शोषलेल्या पूर्ववर्तीबरोबर रासायनिक प्रतिक्रिया देण्यासाठी दुसरा पूर्ववर्ती सादर केला जातो. ही प्रतिक्रिया सहसा स्वयं-मर्यादित असते, म्हणजेच, एकदा सर्व सक्रिय साइट्स पहिल्या पूर्ववर्तीद्वारे व्यापल्या गेल्या की, नवीन प्रतिक्रिया यापुढे येणार नाहीत.

अक्रिय वायू पुन्हा पुन्हा: अभिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, अक्रिय वायू पुन्हा पुन्हा पुन्हा पुन्हा काढला जातो, ज्यामुळे अवशिष्ट अभिकर्त्य आणि उपउत्पादने काढून टाकली जातात, पृष्ठभागाला स्वच्छ अवस्थेत पुनर्संचयित केले जाते आणि पुढील चक्राची तयारी केली जाते.

चरणांची ही मालिका संपूर्ण ALD चक्र बनवते आणि प्रत्येक वेळी चक्र पूर्ण झाल्यावर, वेफरच्या पृष्ठभागावर एक अणू थर जोडला जातो. चक्रांची संख्या तंतोतंत नियंत्रित करून, इच्छित फिल्मची जाडी मिळवता येते.

(ALD एक सायकल पायरी)

2. प्रक्रिया तत्त्व विश्लेषण

ALD ची स्वयं-मर्यादित प्रतिक्रिया हे त्याचे मुख्य तत्व आहे. प्रत्येक चक्रात, पूर्ववर्ती रेणू केवळ पृष्ठभागावरील सक्रिय साइटवर प्रतिक्रिया देऊ शकतात. एकदा का ही जागा पूर्णपणे व्यापली गेली की, त्यानंतरचे पूर्ववर्ती रेणू शोषले जाऊ शकत नाहीत, ज्यामुळे प्रत्येक फेरीत अणू किंवा रेणूंचा एकच थर जोडला जाईल याची खात्री होते. या वैशिष्ट्यामुळे पातळ फिल्म्स जमा करताना ALD मध्ये अत्यंत उच्च एकरूपता आणि अचूकता असते. खालील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, ते जटिल त्रि-आयामी संरचनांवरही चांगले स्टेप कव्हरेज राखू शकते.

3. सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये ALD चा वापर

सेमीकंडक्टर उद्योगात एएलडीचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो, यासह परंतु इतकेच मर्यादित नाही:

हाय-के मटेरियल डिपॉझिशन: डिव्हाइसची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी नवीन पिढीच्या ट्रान्झिस्टरच्या गेट इन्सुलेशन लेयरसाठी वापरली जाते.

मेटल गेट डिपॉझिशन: जसे की टायटॅनियम नायट्राइड (TiN) आणि टँटलम नायट्राइड (TaN), स्विचिंग गती आणि ट्रान्झिस्टरची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी वापरली जाते.

इंटरकनेक्शन अडथळा स्तर: धातूचा प्रसार रोखा आणि सर्किट स्थिरता आणि विश्वासार्हता राखा.

त्रि-आयामी संरचना भरणे: उच्च एकीकरण साध्य करण्यासाठी FinFET संरचनांमध्ये चॅनेल भरणे.

ॲटोमिक लेयर डिपॉझिशन (ALD) ने अर्धसंवाहक उत्पादन उद्योगात त्याच्या विलक्षण सुस्पष्टता आणि एकसमानतेसह क्रांतिकारी बदल घडवून आणले आहेत. ALD च्या प्रक्रियेत आणि तत्त्वांवर प्रभुत्व मिळवून, अभियंते नॅनोस्केलवर उत्कृष्ट कार्यक्षमतेसह इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे तयार करण्यास सक्षम आहेत, माहिती तंत्रज्ञानाच्या निरंतर प्रगतीला प्रोत्साहन देतात. तंत्रज्ञान विकसित होत असताना, ALD भविष्यातील सेमीकंडक्टर क्षेत्रात आणखी महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावेल.