www.wikidata.uk-ua.nina.az
Atomno sharove osadzhennya AShO angl Atomic layer deposition ALD ce tehnologiya osadzhennya tonkih plivok yaka bazuyetsya na poslidovnih himichnih reakciyah mizh paroyu ta tverdim tilom ta yaka maye vlastivist samoobmezhennya Bilshist AShO reakcij vikoristovuyut dvi himichni spoluki yaki zazvichaj nazivayut prekursorami Taki prekursori pochergovo vstupayut v reakciyu z poverhneyu Vnaslidok bagatorazovogo vplivu prekursoriv vidbuvayetsya rist tonkoyi plivki Zmist 1 Vstup 2 Proces AShO 3 Perevagi ta nedoliki 3 1 Perevagi 3 2 Nedoliki 4 Proces AShO v mikroelektronici 4 1 Pidzatvorni dielektriki 4 2 Kondensatori DRAM 4 3 Nitridi perehidnih metaliv 5 Div takozh 6 PosilannyaVstup RedaguvatiProces AShO ye takim procesom sho samoregulyuyetsya kilkist osadzhenogo materialu v kozhnomu cikli reakciyi ye postijnoyu u yakomu vidbuvayetsya poslidovni himichni reakciyi vnaslidok yakih osadzhuyetsya rivnomirna tonka plivka materialu na pidkladki z riznih materialiv Proces AShO shozhij na proces himichnogo osadzhennya z parovoyi fazi HOPF angl Chemical vapor deposition CVD okrim togo sho v procesi AShO himichni reakciyi rozdileni na dekilka okremih reakcij v yakih materiali prekursoriv reaguyut z poverhneyu pidkladki poslidovno Vnaslidok vlastivosti do samoobmezhennya poverhnevih reakcij AShO proces viroshuvannya tonkih plivok robit mozhlivim keruvannya osadzhennyam na atomarnomu rivni Utrimuyuchi v procesi osadzhennya prekursori okremo mozhna dosyagti kontrolyu za procesom na rivni 0 1 A 10 pikometriv za cikl Rozdilennya prekursoriv zdijsnyuyetsya impulsami ochishuvalnogo gazu yak pravilo azotu abo argonu pislya kozhnogo impulsu prekursora dlya vidalennya zalishkiv prekursoru z reaktora ta zapobigannya parazitnih himichnih reakcij na pidkladci Proces AShO vpershe buv opisanij pid nazvoyu Molekulyarne nasharuvannya na pochatku 1960 rokiv profesorom S I Kolcovim z Leningradskogo tehnologichnogo institutu im Lyensovyeta Ci eksperimenti z AShO provodilisya pid naukovim kerivnictvom chlen korespondenta Rosijskoyi akademiyi nauk profesora V B Aleskovskogo Koncepciya procesu AShO bula vpershe zaproponovana profesorom V B Aleskovskim v jogo kandidatskij disertaciyi opublikovanij u 1952 roci 1 2 3 Proces AShO rozroblyuvavsya ta vprovadzhuvavsya v usomu sviti pid im yam atomno sharova epitaksiya angl Atomic layer epitaxy ALE naprikinci 1970 h rokiv 4 Proces AShO rozvivavsya cherez potrebu u yakisnih dielektrichnih ta lyuminescentnih plivkah yaki povinni buti naneseni na pidkladkah z velikoyu plosheyu dlya vikoristannya u tonkoplivkovih elektrolyuminescentnih ploskopanelnih displeyah Interes do AShO postupovo zbilshuvavsya z seredini 1990 h rokiv z zoseredzhennyam na mikroelektronici na osnovi kremniyu AShO vvazhayetsya metodom osadzhennya yakij maye najbilshij potencialom dlya otrimannya nadtonkih rivnomirnih plivok z mozhlivistyu keruvannya yih tovshinoyu ta skladom na atomarnomu rivni Golovnoyu rushijnoyu siloyu v ostannij chas ye perspektiva vikoristannya AShO pri podalshij miniatyurizaciyi mikroelektronnih pristroyiv AShO mozhe buti vikoristane dlya nanesennya dekilkoh tipiv tonkih plivok v tomu chisli riznih oksidiv napriklad Al2O3 TiO2 SnO2 ZnO HfO2 nitridiv metaliv napriklad TiN TaN WN NbN metaliv napriklad Ru Ir Pt ta sulfidiv metaliv napriklad ZnS Proces AShO RedaguvatiAShO ce tehnologiya yaka vikoristovuye princip molekulyarnogo zbirannya materialiv z gazovoyi fazi Rist shariv materialu u AShO skladayetsya z takih harakternih chotiroh etapiv yaki ciklichno povtoryuyutsya Diya pershogo prekursora Vidalennya z reaktora prekursoriv yaki neproreaguvali ta gazopodibnih produktiv reakciyi Diya drugogo prekursora abo insha obrobka dlya aktivuvannya poverhni pered zastosuvannyam pershogo prekursora Vidalennya z reaktora zalishkiv reagentiv Same taka poslidovnist impulsnogo napusku ta vidalennya robochih gaziv ye golovnoyu vidminnistyu tehnologiyi AShO vid HOPF V tehnologiyi HOPF reakcijni gazi znahodyatsya v robochij kameri odnochasno protyagom znachnogo chasu desyatki hvilin Himichni reakciyi pri AShO vidbuvayutsya v diapazoni viznachenih temperatur yakij nazivayetsya viknom robochih temperatur ta zazvichaj stanovit 200 400 C Robochij tisk sho vikoristovuyetsya pri AShO stanovit 0 1 10 KPa Kozhnij cikl reakciyi yakij dodaye pevnu kilkist materialu na poverhnyu nazivayut zrostannyam za cikl Shob virostiti shar materialu cikli reakcij povtoryuyutsya stilki raziv skilki neobhidno dlya togo shob otrimati bazhanu tovshinu plivki Za odin cikl yakij mozhe trivati vid 0 5 s do dekilkoh sekund osadzhuyetsya plivka tovshinoyu vid 0 1 do 3 A Pered pochatkom procesu AShO poverhnya pidkladki stabilizuyetsya do pochatkovogo vidomogo stanu shlyahom yak pravilo termichnoyi obrobki Vnaslidok samoobmezhennya reakcij AShO ye poverhnevo kerovanim procesom koli parametri procesu okrim skladu prekursoriv pidkladki ta temperaturi praktichno ne mayut vplivu Takozh vnaslidok poverhnevogo samoobmezhennya plivki virosheni u procesi AShO mayut nadzvichajno rivnomirnij sklad ta tovshinu Ci tonki plivki mozhut buti vikoristani u poyednanni z plivkami otrimanimi inshimi poshirenimi metodami Perevagi ta nedoliki RedaguvatiPerevagi Redaguvati Plivki otrimanni z vikoristannyam AShO zalezhat lishe vid kilkosti cikliv reakciyi sho dozvolyaye duzhe tochno ta prosto kontrolyuvati yih tovshinu Na vidminu vid procesu HOPF v comu procesi menshi vimogi do odnoridnosti potoku reagentiv sho dozvolyaye obroblyati veliki ploshi veliki partiyi ta yih legke rozshirennya chudova rivnomirnist ta povtoryuvanist a takozh sproshene vikoristannya tverdih prekursoriv Okrim togo mozhlive pryame viroshuvannya riznih bagatosharovih struktur Ci perevagi roblyat AShO duzhe privablivim dlya mikroelektroniki u virobnictvi nastupnih pokolin integralnih shem Inshi perevagi procesu AShO polyagayut u shirokomu spektri materialiv plivok visokij shilnosti ta nizkomu rivni zabrudnennya domishkami Okrim togo nizki temperaturi osadzhennya mozhut buti vikoristanni z metoyu uniknennya negativnogo vplivu visokoyi temperaturi na chutlivi pidkladki Nedoliki Redaguvati Golovnim nedolikom procesu AShO polyagaye u jogo povilnosti Zazvichaj lishe chastini monosharu osadzhuyutsya v odnomu cikli Na shastya plivki yaki budut neobhidnimi u nastupnih pokolinnyah mikroshem ye nadzvichajno tonkimi i takim chinom povilnist AShO ne bude mati vazhlivogo znachennya Otrimannya shilnih nizkodefektnih odnoridnih plivok metodom AShO pov yazane z neobhidnistyu sintezu prekursoriv z visokoyu reakcijnoyu zdatnistyu prichomu himichna chistota takih prekursoriv povinna buti ne girshoyu za 99 999 Taki vimogi do prekursoriv prizvodit do yih visokoyi vartosti sho strimuye shiroke vikoristannya AShO Hocha vibir materialiv dlya plivok sho osadzhuyutsya metodom AShO dostatno velikij bagato tehnologichno vazhlivih materialiv taki yak Si Ge Si3N4 deyaki bagatokomponentni oksidi ta okremi metali na cej chas ne mozhut buti osadzhenni v ekonomichno efektivnij sposib Proces AShO ye himichnoyu tehnikoyu i tomu isnuye rizik nayavnosti u plivkah zalishkiv vid prekursoriv Vmist domishok u plivkah zalezhit vid povnoti reakciyi U tipovomu procesi oksiduvannya koli metalogalogeni alkilnih z yednan vikoristovuyutsya razom z vodoyu yak prekursori koncentraciya atomiv domishok viyavlyayetsya na rivni 0 1 1 Proces AShO v mikroelektronici RedaguvatiProces AShO rozglyadayetsya yak potencijnij metod osadzhennya pidzatvornogo dielektrika dielektrikiv z visokoyu dielektrichnoyu proniknistyu u kondensatorah pam yati segnetoelektrikiv metaliv ta nitridiv dlya vigotovlennya elektrodiv ta mizhz yednan U pidzatvornih oksidah z visokoyu dielektrichnoyu proniknistyu de ye vazhlivim kontrolyuvannya vigotovlennya nadtonkoyi plivki zastosuvannya AShO shvidshe za vse bude zbilshuvatisya z bilsh shirokim vikoristannyam 45 nm tehnologiyi Oskilki vimogi do odnoridnosti strukturi plivok metalizaciyi ye suttyevimi ochikuyetsya sho AShO bude shiroko vikoristovuvatisya u 65 nm virobnichomu procesi Vimogi do odnoridnosti strukturi plivok u shemah dinamichnoyi pam yati z dovilnim dostupom DRAM ye navit she vishimi tomu proces AShO mozhe viyavitisya yedinim yakij bude vikoristovuvatisya dlya vigotovlennya struktur z rozmirami menshimi za 100 nm 5 Pidzatvorni dielektriki Redaguvati Osadzhennya oksidiv z velikoyu dielektrichnoyu proniknistyu Al2O3 ZrO2 ta HfO2 najbilsh shiroko doslidzhuvalosya dlya zastosuvannya u procesah AShO Osnovnoyu motivaciyeyu vikoristannya oksidiv z visokoyu dielektrichnoyu proniknistyu ye problema znachnogo zbilshennya strumu tunelyuvannya cherez SiO2 yakij u suchasnij napivprovidnikovij tehnologiyi ye osnovnim materialom dlya pidzatvornogo dielektrika pri zmenshenni jogo tovshini do 1 nm ta menshe Z vikoristannyam oksidiv z visokoyu dielektrichnoyu proniknistyu pidzatvornij dielektrik mozhe buti vigotovlenij neobhidnoyi tovshini z odnochasnim zmenshennyam strumu tunelyuvannya cherez strukturu Kompaniya Intel povidomlyala pro vikoristannya AShO dlya osadzhennya pidzatvornogo dielektrika z visokoyu dielektrichnoyu proniknistyu u yih 45 nm tehnologiyi 6 Kondensatori DRAM Redaguvati Vikoristannya yak pidzatvornogo dielektrika u kondensatorah shem dinamichnoyi pam yati z dovilnim dostupom oksidu kremniyu SiO2 yakij na cej chas shiroko zastosovuyetsya shvidshe za vse bude zmenshuvatisya zi zmenshennyam rozmiriv takih pristroyiv pam yati Golovnimi vimogami do zmenshenih kondensatoriv DRAM ye visoka odnoridnist ta dielektrichna proniknist visha za 200 tomu materiali yaki budut zastosovuvatisya budut vidriznyatisya vid vivchenih na cej chas pidzatvornih dielektrikiv sho vikoristovuyutsya u MDN polovih tranzistorah napriklad Al2O3 ZrO2 and HfO2 Najbilsh vivchenim kandidatom na takij dielektrik ye Ba Sr TiO3 Proces AShO ye duzhe perspektivnim metodom yakij mozhe zadovolniti visoki vimogi do rivnomirnosti pri zastosuvanni u dinamichnij pam yati z dovilnim dostupom Dielektrichna proniknist u 180 odinic bula otrimana dlya SrTiO3 a dlya BaTiO3 u 165 odinic dlya plivok tovstishih za 200 nm yaki buli vidpaleni pislya osadzhennya ale pri zmenshenni tovshini plivok do 50 nm dielektrichna proniknist takozh zmenshuvalasya do 100 odinic 7 Nitridi perehidnih metaliv Redaguvati Nitridi perehidnih metaliv takih yak TiN ta TaN rozglyadayutsya yak taki sho potencijno mozhut vikoristovuvatisya yak bar yeryernij material ta material elektroda zatvoru Taki bar yeri vikoristovuyutsya u suchasnih mikroshemah z midnimi mizhz yednannyami z metoyu zapobigannya difuziyi Cu u navkolishni materiali taki yak izolyuyuchi materiali ta kremniyevi pidkladki a takozh dlya zapobigannya zabrudnennya midnih elementiv shem elementami sho difunduyut z materialiv yaki izolyuyut midni mizhz yednannya iz bar yernimi sharami metalizaciyi Do metalevih bar yeriv visuvayutsya zhorstki vimogi voni ne povinni mati domishok povinni buti shilnimi z horosheyu providnistyu rivnomirnimi tonkimi mati garnu adgeziyu do metaliv ta dielektrikiv Ci vimogi mozhut buti zadovoleni procesom AShO Najbilsh vivchenim ye AShO nitridu titanu TiN z TiCl4 ta NH3 8 Div takozh RedaguvatiHimichne osadzhennya z parovoyi fazi Tonka plivkaPosilannya Redaguvati V B Aleskovskij Zhurnal Prikladnoj Himii 47 2145 1974 J Appl Chem USSR 47 2207 1974 R L Puurunen J Appl Phys 97 121301 2005 A A Malygin J Ind Eng Chem Vol 12 No 1 2006 1 11 T Suntola J Antson U S Patent 4 058 430 1977 Ahnd Semicond Int 26 46 51 2003 http download intel com technology IEDM2007 HiKMG paper pdf Arhivovano 18 lyutogo 2008 u Wayback Machine A 45nm Logic Technology with High k Metal Gate Transistors Strained Silicon 9 Cu Interconnect Layers 193nm Dry Patterning and 100 Pb free Packaging M Vehkamaki et al Electrochem Solid State Lett 2 504 506 1999 K E Elers et al Chem Vap Deposition 4 149 2002 Mikko Ritala Markku Leskela March 1999 Atomic layer epitaxy a valuable tool for nanotechnology Nanotechnology 10 1 19 24 doi 10 1088 0957 4484 10 1 005 Markku Leskela Mikko Ritala 2003 Atomic Layer Deposition Chemistry Recent Developments and Future Challenges Angew Chem Int Ed 42 45 5548 5554 PMID 14639717 doi 10 1002 anie 200301652 First use of ALD for DRAM applications 1 Suppliers of high quality ALD equipment 2 Arhivovano 24 zhovtnya 2011 u Wayback Machine 3 Arhivovano 1 travnya 2022 u Wayback Machine 4 Arhivovano 30 grudnya 2019 u Wayback Machine Journal articles discussing ALD 5 6 nedostupne posilannya z serpnya 2019 Academic researchers specializing in ALD 7 Arhivovano 3 zhovtnya 2011 u Wayback Machine 8 9 Major conferences dedicated to ALD 10 Thin Film Leader in Just Five Years 11 Picosun designed and provided the ALD reactor that enabled the challenging R amp D behind the new material 12 ALD Animation 13 Arhivovano 22 zhovtnya 2013 u Wayback Machine Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Atomno sharove osadzhennya amp oldid 35927510