चिप निर्माण: परमाणु परत जमाव (एएलडी)

सेमीकंडक्टर विनिर्माण उद्योग में, जैसे-जैसे उपकरण का आकार सिकुड़ता जा रहा है, पतली फिल्म सामग्री की जमाव तकनीक ने अभूतपूर्व चुनौतियाँ पेश की हैं। परमाणु परत जमाव (एएलडी), एक पतली फिल्म जमाव तकनीक के रूप में जो परमाणु स्तर पर सटीक नियंत्रण प्राप्त कर सकती है, अर्धचालक निर्माण का एक अनिवार्य हिस्सा बन गई है। इस लेख का उद्देश्य एएलडी की प्रक्रिया प्रवाह और सिद्धांतों को पेश करना है ताकि इसकी महत्वपूर्ण भूमिका को समझने में मदद मिल सकेउन्नत चिप निर्माण.

1. की विस्तृत व्याख्याएएलडीप्रक्रिया प्रवाह

एएलडी प्रक्रिया यह सुनिश्चित करने के लिए एक सख्त अनुक्रम का पालन करती है कि हर बार जमाव के दौरान केवल एक परमाणु परत जोड़ी जाती है, जिससे फिल्म की मोटाई का सटीक नियंत्रण प्राप्त होता है। बुनियादी कदम इस प्रकार हैं:

पूर्वगामी नाड़ी: दएएलडीप्रक्रिया प्रतिक्रिया कक्ष में पहले अग्रदूत की शुरूआत के साथ शुरू होती है। यह अग्रदूत एक गैस या वाष्प है जिसमें लक्ष्य जमाव सामग्री के रासायनिक तत्व होते हैं जो विशिष्ट सक्रिय साइटों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैंवफ़रसतह। एक संतृप्त आणविक परत बनाने के लिए पूर्ववर्ती अणुओं को वेफर सतह पर अधिशोषित किया जाता है।

अक्रिय गैस पर्ज: इसके बाद, अक्रिय गैस (जैसे नाइट्रोजन या आर्गन) को शुद्ध करने के लिए अप्रयुक्त अग्रदूतों और उपोत्पादों को हटाने के लिए पेश किया जाता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि वेफर सतह साफ है और अगली प्रतिक्रिया के लिए तैयार है।

दूसरा अग्रदूत पल्स: शुद्धिकरण पूरा होने के बाद, दूसरे अग्रदूत को वांछित जमा उत्पन्न करने के लिए पहले चरण में अधिशोषित अग्रदूत के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करने के लिए पेश किया जाता है। यह प्रतिक्रिया आम तौर पर स्व-सीमित होती है, यानी, एक बार जब सभी सक्रिय साइटें पहले अग्रदूत द्वारा कब्जा कर ली जाती हैं, तो नई प्रतिक्रियाएं नहीं होंगी।

अक्रिय गैस को फिर से शुद्ध करना: प्रतिक्रिया पूरी होने के बाद, अवशिष्ट अभिकारकों और उपोत्पादों को हटाने के लिए अक्रिय गैस को फिर से शुद्ध किया जाता है, सतह को साफ स्थिति में बहाल किया जाता है और अगले चक्र की तैयारी की जाती है।

चरणों की यह श्रृंखला एक पूर्ण ALD चक्र का निर्माण करती है, और हर बार जब एक चक्र पूरा होता है, तो वेफर सतह पर एक परमाणु परत जोड़ी जाती है। चक्रों की संख्या को सटीक रूप से नियंत्रित करके, वांछित फिल्म मोटाई प्राप्त की जा सकती है।

(एएलडी एक चक्र कदम)

2. प्रक्रिया सिद्धांत विश्लेषण

एएलडी की स्व-सीमित प्रतिक्रिया इसका मूल सिद्धांत है। प्रत्येक चक्र में, पूर्ववर्ती अणु केवल सतह पर सक्रिय साइटों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं। एक बार जब ये साइटें पूरी तरह से भर जाती हैं, तो बाद के पूर्ववर्ती अणुओं को अधिशोषित नहीं किया जा सकता है, जो यह सुनिश्चित करता है कि जमाव के प्रत्येक दौर में परमाणुओं या अणुओं की केवल एक परत जोड़ी जाती है। यह सुविधा पतली फिल्मों को जमा करते समय एएलडी को अत्यधिक उच्च एकरूपता और सटीकता प्रदान करती है। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, यह जटिल त्रि-आयामी संरचनाओं पर भी अच्छा चरण कवरेज बनाए रख सकता है।

3. सेमीकंडक्टर विनिर्माण में एएलडी का अनुप्रयोग

सेमीकंडक्टर उद्योग में ALD का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिसमें ये शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं हैं:

उच्च-के सामग्री जमाव: डिवाइस के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए नई पीढ़ी के ट्रांजिस्टर के गेट इन्सुलेशन परत के लिए उपयोग किया जाता है।

धातु गेट जमाव: जैसे कि टाइटेनियम नाइट्राइड (TiN) और टैंटलम नाइट्राइड (TaN), ट्रांजिस्टर की स्विचिंग गति और दक्षता में सुधार के लिए उपयोग किया जाता है।

इंटरकनेक्शन बाधा परत: धातु के प्रसार को रोकें और सर्किट स्थिरता और विश्वसनीयता बनाए रखें।

त्रि-आयामी संरचना भरना: जैसे उच्च एकीकरण प्राप्त करने के लिए फिनफेट संरचनाओं में चैनल भरना।

परमाणु परत जमाव (एएलडी) ने अपनी असाधारण सटीकता और एकरूपता के साथ अर्धचालक विनिर्माण उद्योग में क्रांतिकारी बदलाव लाए हैं। एएलडी की प्रक्रिया और सिद्धांतों में महारत हासिल करके, इंजीनियर सूचना प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति को बढ़ावा देते हुए, नैनोस्केल पर उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का निर्माण करने में सक्षम हैं। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी का विकास जारी है, ALD भविष्य के सेमीकंडक्टर क्षेत्र में और भी अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा।