Erfahren Sie mehr über die Vorbereitungstechnologie der Dünnfilme der Atomschichtablagerung (ALD)

Einführung in gemeinsame Filmwachstumstechniken

(1) CVD -Dünnfilmtechnologie
Die CVD -Technologie ist ein Prozess des Filmwachstums durch chemische Reaktion auf der Oberfläche des Substrats in einer Vakuumumgebung, und die kurze Prozesszeit und die hohe Dichte des vorbereiteten Films machen die CVD -Technologie immer mehr zur Herstellung anorganischer Barrierebenen im Filmkapselungsprozess verwendet.

0040-02544 Oberkörper, DPS -Metall

0040-09094 Chamber 200 mm
(2) PECVD -Dünnfilmtechnologie
Plasma verstärkte chemische Dampfablagerung (PECVD) verwendet Plasma, um die durch Reaktionsvorläufer oder Prozesstemperaturen verursachte niedrige Reaktivität zu kompensieren.

(3) Atomschichtabscheidungstechnologie
Ähnlich wie bei der CVD -Technologie ist Atomic Layer Deposition (ALD) auch eine Dünnfilmvorbereitungstechnologie, die auf der chemischen Reaktion der Substratoberfläche basiert, und zusätzlich zu ähnlichen Filmwachstumsbedingungen werden einige Vorläufermaterialien häufig zwischen den beiden Prozessen verwendet.
Der Unterschied besteht darin, dass die CVD -Technologie die Koexistenz der beiden Vorläufermaterialien in einer Vakuumreaktionskammer beibehält, und Chemisorption tritt auf der Oberfläche des Substrats auf, um einen dünnen Film zu bilden. Die durch ALD-Technologie festgelegte chemische Oberflächenreaktion besteht darin, dass jedes Vorläufermaterial unabhängig und abwechselnd auftritt und jedes Vorläufermaterial selbstlimitierende Reaktionseigenschaften aufweist, und die entsprechende selbstlimitierende Oberflächen-Halbreaktion wächst die Substanzschicht für Schicht auf der Substratoberfläche in Form einer einzelnen Atomschicht und der kontinuierlichen selbstlimitierenden Oberflächenwachstum.
Der Oberflächenreaktionsprozess der ALD-Technologie ist kontinuierlich und selbstlimitierend, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Typische ALD-Prozesse verwenden häufig binäre Reaktionssequenzen für das Wachstum von Dünnfilmen, und die beiden Vorläufer vervollständigen ihre jeweiligen Halbreaktionen nacheinander auf der Substratoberfläche, um einen einschichtigen Abscheidungsprozess eines binären Verbindungsfilms zu erreichen. The active site on the substrate surface is the basis for the growth of ALD films, so the substrate often introduces the active site or increases the active site density through some surface pretreatment before the film growth process begins.For example, the amount of hydroxyl groups (-OH) on the substrate surface can be greatly increased by means of oxygen plasma (O2 plasma) or ultraviolet radiation, as shown in Figure (a).
Die im ALD -Prozess beteiligte Binärreaktionssequenz ist in vier Schritte unterteilt, wie in Abbildung (b) gezeigt.
Zunächst wird der Vorläufer A in die Reaktionskammer eingeführt, und das aktive Zentrum auf der Substratoberfläche wird eine selbstkonfizierte Oberflächenreaktion erfasst, um eine einzelne Atomschicht zu adsorbieren und die entsprechenden Nebenprodukte zu produzieren, und dann werden die gesamten Hohlraum und die Pipeline mit dem Inertengas AR gelöscht, um die verbleibenden Vorläufer A und Reaktions-Nebenprodukte zu entleeren. Als nächstes tritt der Vorläufer B in die Reaktionskammer ein und erfährt eine selbstkonfizierte Oberflächenreaktion mit dem aktiven Zentrum, das von Vorläufer A bereitgestellt wird, adsorbiert eine andere Schicht monoatomischer Schichten mit der Herstellung von Nebenprodukten, und schließlich wirkt AR erneut als Reinigungsgas, um die restlichen Voraussetzung B und die entsprechenden Nebenprodukte zu entsprechen. des Produkts vervollständigt das Wachstum. Wiederholen Sie den oben genannten Zyklus N -Zeiten, um die ALD -Prozessparameter entsprechend den Nutzungsanforderungen anzupassen. Da die Anzahl der aktiven Stellen auf der Substratoberfläche begrenzt ist, ist das durch die halbreaktion abgelagerte Oberflächenmaterial ebenfalls begrenzt, was der Tatsache entspricht, dass jede Oberflächen-Halbreaktion ihren eigenen Sättigungszustand hat. Wenn jede der beiden unabhängigen Oberflächen-Halbreaktionen selbstlimitierend ist, können die beiden Reaktionen abwechselnd kontinuierlich durchgeführt werden, um einen Schicht-für-Schicht-Abscheidungsprozess von Dünnfilmen zu erhalten, die auf atomarer Ebene kontrollierbar sind. Der ALD-Prozess wird durch chemische Oberflächenreaktionen gesteuert, die in der Gasphase nicht in Kontakt kommen, da die Oberflächenreaktionen sequentiell und alternativ sind, und die Trennung der beiden hemmt das mögliche Auftreten von CVD-ähnlichen Gasphasenreaktionen, wodurch das Auftreten von Partikelprodukten auf der Oberfläche des Films vermieden wird. Obwohl das Vorläufermaterial selbstlimitierende Reaktionseigenschaften aufweist, hat die Reaktion der aktiven aktiven Stellen aufgrund der unterschiedlichen Gasdurchflussraten des Vorläufers auch eine sequentielle Reihenfolge. Vorläufer können in Form von Van -der -Waals -Kräften in der Region physisch adsorbiert werden, in der die Oberflächenreaktion abgeschlossen und anschließend aus diesem Bereich desorbiert wurde, wodurch weiterhin mit anderen nicht umgesetzten Oberflächenregionen reagiert und konforme Ablagerung erzeugt wird. Da ALD die Zufälligkeit von Vorläuferflüssen vermeidet, führt die selbstlimitierende Natur von Oberflächenreaktionen auch zu einer nicht-statistischen Ablagerung, wodurch jede Oberflächen-Halbreaktion in die Nähe der Sättigung getrieben wird. Infolgedessen ist der ald-erwachsene Film sehr glatt und konformal mit dem ursprünglichen Substrat. Da während des Filmwachstums fast keine oberflächenaktiven Standorte übrig sind, ist der Film tendenziell kontinuierlich und lochfrei. Diese Eigenschaft ist sehr wichtig für die Herstellung hervorragender dielektrischer Filme und Wasserdampf -Barrierfilme.

Anwendung der ALD -Dünnfilmtechnologie

Gegenwärtig verfügt die ALD-Technologie bei der Vorbereitung von ultra-dünnen und ultra-feinen Filmen über großartige Anwendungsaussichten. In verschiedenen Elektronikindustrien wurden typische Dünnfilmmaterialien wie Al2O3, SiO2 und ZnO verwendet.
In den letzten Jahren wurden in Mikro-\/Nanofabrizierungstechniken wie mechanischer Struktur, galvanischer Isolierung und Verbindung weit verbreitet. Die International Semiconductor Technology Development Roadmap (ITRS) wendet die ALD-Technologie auf die Herstellung von hochdielektrischen konstanten Gateoxiten in MOSFET-Strukturen und Kupferdiffusionsbarriereschichten in Back-End-Verbindungen an. Aufgrund des miniaturisierten Layouts des Halbleiterprozesses und der resultierenden hohen Aspektverhältnisstruktur des Produkts ist die genaue Kontrolle und die konforme Beschichtung der Dünnfilm -Abscheidungstechnologie zu einem wesentlichen technischen Anforderungen geworden, und der ALD -Prozess bietet eine wirksame Lösung für diese Anforderung. In der Addition. In der Addition des Anforderungens kann es zu einer hervorragenden Kompaktheit des Dünnfilms der ALD -Technologie sind. Ultra-dünne Filmform bietet wichtige technische Unterstützung für flexible Produktanwendungen. Daher wird die aktuelle ALD -Technologie in Zukunft allgemein als eines der effektiven Schutzmethoden für optoelektronische Geräte angesehen, und die auf ALD basierende Dünnfilmverpackungstechnologie zeigt ein dünneres Paketgewicht und eine bessere Flexibilität als die vorhandenen Verpackungsmethoden.
Professor SF Bent von Stanford University ist der Ansicht, dass ALD aufgrund seines genauen und kontrollierbaren Wachstums im atomaren Maßstab eine wirksame Lösung für das Problem der Dünnfilmverkapselung sein wird. Gegenwärtig wurden viele Forschungsarbeiten an anorganischen Materialien wie Al2O3, ZRO2, SiO2 und HFO2 durchgeführt, die durch ALD -Technologie hergestellt wurden, und es wurden hervorragende Ergebnisse der Verpackung erhalten. Filme, und die Filme sind in der Regel starr, wenn die Dichte und Dicke der Filme zunehmen.

Um den Bedürfnissen einer Ablagerung mit niedriger Temperatur gerecht zu werden, wird außerdem Plasma-assistierte ALD (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition) (PEALD) verwendet, um den Mangel an niedriger Temperaturreaktivität auszugleichen. Die intrinsischen Eigenschaften von anorganischen Materialien, die dem ALD -Wachstum zurückzuführen sind, wie z.
Ähnlich wie bei der ALD-Technologie ermöglicht die MLD-Technologie (Molekular Layer Deposition) die Ablagerung von Monoschichtenschicht für Schicht auf die Oberfläche von Substraten und wird häufig für das Wachstum von organischen oder organischen anorganischen Hybridmaterialien verwendet. Es ist erwähnenswert, dass in der MLD-Technologie häufig einige organische Komponenten eingeführt werden, und die von IT erstellten organischen oder organischen Hybridfilme haben hervorragende mechanische Eigenschaften. However, MLD often uses organic precursors as the surface growth unit of the monolayer, and the long-chain organic structure contained in it leads to the large molecular volume of the precursor material, which is easy to form steric hindrance on the surface of the substrate during the semi-reaction process, and occludes part of the active sites, so that the saturation degree of the surface reaction is limited, and the residual active sites cause more defect states in the Film, der die Möglichkeit hat, einen Permeationspfad für Umweltwasserdampf zu bieten, der die Wasserdampfbarriere -Leistung des Films stark beeinflusst.

Vorbereitung von Monoschicht- und laminierten Filmen

Während der Erbsen- und MLD-Prozesse, wobei der Druck der Reaktionskammer bei 0. 25 Torr gehalten wird und ein hoher Purity AR (99,999%) mit einer Flussrate von 100 SCCM wird als Trägergas und Vorläufergas verwendet, sowohl die Erbsen- als auch die MLD-Prozesse treten in dem in den folgenden Abbildung gezeigten Geräten aufgetretenen Geräten auf.