集成电路和内存的原子层沉积

原子层沉积（ALD）薄膜涂层方法已在半导体行业中使用了几年，用于制造各种电子设备和组件。

系统的微型化和整合水平的提高需要在高度均匀，同质，共形，密集，没有缺陷，裂缝和针孔上的薄膜沉积，并在复杂的电子组件上没有缺陷，裂缝和针孔。

当所需的膜厚度开始接近纳米尺度时，常规的薄膜沉积技术（例如CVD和PVD）无法满足此要求，而ALD甚至在最复杂的纳米级几何形状上也形成了卓越的膜，这要归功于其表面控制的，自我的自我控制，自我的自我控制，饱和膜生长机制。

除了在IC组件内部涂层活动材料层外，ALD方法还可以用来将设备封装在杂质，氧气和水分上，从而确保长时间且无故障的操作。如今，许多全球半导体行业都依赖于Picosun在制造高级IC和电子设备中的生产ALD技术。Picosun还参与了ALD和IC领域的几项国际研发计划。

ALD技术的优势

可以使用ALD方法制造具有出色化学和结构纯度的高质量薄膜，其均匀性，均匀性和整形性，该方法涉及表面上的气体固体化学吸附反应。这些反应是自我控制和自限制的，导致连续的原子层的膜增长。

可以沉积多种材料，包括氧化物，硝酸亚博网站下载盐，氟化物，硫化物，纯金属（甚至贵金属），聚合物以及分级，混合或掺杂层。可以沉积各种多层纳米胺，以选择分子水平上各个层的性质。

这ALD技术不仅涂层硅晶片，还包括3D物体，粉末，多孔和高纵横比（HAR）样品。由于膜通过顺序原子层生长，因此可以精确控制膜的化学成分和厚度。ALD过程是可重复的，可以在低温下沉积各种材料，从而允许使用敏感的底物，例如塑料或纸亚博网站下载张。

ALD申请

在IC应用中，ALD通常用于制造：

• 高K氧化物膜
• 垫片氧化物膜
• 互介电氧化物膜
• 隧穿氧化物膜
• 阻止氧化膜
• 间隙填充氧化物膜
• 钝化膜
• 上限层膜
• 铜壁和种子膜
• 粘附层膜
• 用于互连的导电金属膜（通过Silicon-vias，TSV）
• 扩散屏障膜
• 铁电材料亚博网站下载
• 顺磁性材料亚博网站下载

用于组件和设备，例如：

• 晶体管（栅极介电和金属）
• 电容器
• 回忆
• 阅读头

在MEMS应用程序中，ALD最适合：

• 扩散屏障
• 粘附层
• 电荷耗散层
• 降低摩擦磨损的层
• 光学层
• 封闭纳米级毛孔的电影
• 生物相容性涂料
• 密封涂料
• 疏水层以降低静态
• 保形，传导层
• 导电种子层用于电镀目的
• 蚀刻口罩和蚀刻套件
• 共形，电绝缘层

阿尔德也正在从事以下应用中的更“传统”的工业生产。

• 防止金属物体磨损和腐蚀的保护性涂料
• 反对硬币和珠宝的侵犯
• 装饰涂料
• 医疗应用的生物相容性涂料
• 储能设备，例如薄膜电池
• 太阳能电池效率提高
• 基于粉末的催化剂材料亚博网站下载
• 生态，可回收包装材料亚博网站下载

IC中的ALD

在IC行业中阿尔德已经是HDD（硬盘驱动器），DRAM（动态随机访问存储器）和CMOS（互补金属氧化物 - 氧化型）应用中的标准大量制造技术。根据摩尔定律，不断降低组件维度ALD成为实现的促成技术，例如越来越紧凑的下一代数据存储设备。另一方面，系统和模块的高级3D集成和包装利用ALD启用的导电TSV结构。

在3D集成系统中将活动层互连需要高度的超薄金属化膜，该膜能够覆盖具有非常高纵横比的均匀深沟结构。内存设备的深沟电容器还需要高质量的金属化层。ALD是生产这些金属层的理想方法，从而实现了设备特征的连续收缩。目前，批处理过程中的ALD金属化正在进入高通量工业生产。picosun提供各种ALD过程，用于用于IC应用的导电层（金属/金属）的沉积。

HFO2，TIO2，TA2O5，ZRO2，SRTIO3和HFXSIYO等高K介质以及其他氧化物膜是IC中的另一组ALD材料。亚博网站下载超薄的ALD门氧化物和金属层可以在芯片上进行较高和更高的晶体管人数，从而不断改善ICT最终产物的性能。ALD使用分子级设计的层结构生产纳米胺的能力也几乎为微调和优化电介质材料的电气性能提供了几乎无限的机会。亚博网站下载对于硬盘驱动器的读取头，ALD AL2O3是理想的钝化材料，因为其高电故障强度。picosun为众多IC生产应用提供批次质量和过程纯度的领先膜质量和过程纯度。

图1。ALD已在IC行业使用了几年。（图片来源：固态技术，2007年11月； IEEE Spectrum 2007

十年前，ALD金属电极成功地进入了生产。ALD氧化铝膜用作计算机硬盘中读取头的钝化层。

在孟买的Ald

各种常规的薄膜沉积方法，例如CVD，旋转涂层和溅射，在MEMS技术中具有与IC组件制造中相同的缺点：不断降低设备功能设置如此高的胶片质量标准，以至于很难达到，以至于它们很难达到“传统”涂料技术。高沉积温度通常也是MEMS制造中的限制因素。

两个上述问题都可以解决阿尔德，即使在低温下，也可以在MEMS结构上进行高质量，均匀和共形膜沉积。

ALD AL2O3被用作电动预防层，蚀刻面膜和停止层，疏水和粘合剂层。它也可以用作设备密封的保护层。

ALD TiO2充当反稳定层，并保护基础结构免受摩擦和磨损。

ALD ZnO：Al可以用作电荷耗散层，而ALD SIO2和SI3N4用作电绝缘层。

在上述材料中，Al2O3，SiO2和TiO2亚博网站下载也具有生物相容性，可以在例如医疗植入物应用。

MEMS行业的利益尤其是ALD能够覆盖出色的优质薄膜和纳米胺内部的能力（图2）。这些结构内的足够尖锐的接口无法通过任何其他涂料技术实现。

不同材料的ALD薄膜的结合也可以充当反射性，抗侵袭和黑色吸收光涂层。亚博网站下载连形膜覆盖范围即使在难以涂层的结构中也能提供出色的膜特性。相反，可以使用ALD技术关闭纳米级孔。

Picosun为各种MEMS应用提供了生产经过的ALD解决方案。目前，Picosun Ald Technology每天都在全球几家全球领先的MEMS制造商中使用。

图2。上图：战es中ALD SIO2的SEM图像（图片信用赫尔辛基大学）。下图：沟槽中ALD氧化物纳米胺的SEM图像，存放在Picosun™ALD工具中（图片信用VTT技术研究中心）。

结论

如今，ALD是IC和MEMS制造中的一种至关重要的，可以实现的技术，它既实现已经存在的产品，又可以通过不断降低组件功能和增加系统集成水平来增强设备性能。

Picosun提供了领先的质量，高吞吐量和成本效益的批次和集群ALD工具，用于IC和MEMS组件的工业制造（图3-5），并在该领域拥有多年的无与伦比的生产经验。

图3。Picosun™P-1000批量ALD工具，用于最高450毫米的晶片，大型玻璃/金属板和大批量的3D物体。

图4。Picosun™P-300B批量ALD工具，用于用于300毫米的晶片，大批3D物体和粉末样品的大型制造工具。

图5。Picosun的Picoplatform™300真空群集系统，用于直径300毫米的晶状体，具有完整的过程自动化和半S2兼容性。

此信息已从Picosun Oy提供的材料中采购，审查和改编。亚博网站下载

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