Rhagflaenydd ALD La-FMD ar gyfer Cynhyrchion Rhesymeg a Chof Ymyl Arwain yn y Dyfodol
Mae elfennau prin y ddaear wedi mynd i mewn i weithgynhyrchu cyfaint uchel ar gyfer dyfeisiau rhesymeg uwch ers y nod 32 nm (IBM, Samsung a Globalfoundries - Chipworks 2010). Yn enwedig ar gyfer Lanthanum (La) - mae eponym y gyfres lanthanide yn y tabl cyfnodol wedi'i weithredu fel dopant yn y pentwr porth metel uchel-k. Lanthanum ocsid (La2O3, cyson dielectrig ~ 27), er enghraifft, wedi cael ei archwilio ers dau ddegawd fel porth dielectrig uchel-k ar gyfer disodli silicon deuocsid confensiynol (SiO2) adwy dielectric yn y transistorau cenhedlaeth nesaf mewn rhesymeg yn ogystal ag mewn atgofion mynediad hap deinamig (DRAMs).
Segmentu gair allweddol o geisiadau patent yr 20 mlynedd diwethaf ar gyfer Lanthanum a"Deposition Haen Atomig" [Chwiliad Patbase 15 Tachwedd 2018]
Dyddodiad haen atomig yw'r dull mwyaf addawol ar gyfer tyfu ffilmiau tra-denau o deuelectrig giât yn seiliedig ar La ac felly mae wedi bod yn destun ymchwil helaeth a ffeilio ceisiadau patent yn yr 20 mlynedd diwethaf. Mae'r ymdrech Ymchwil a Datblygu wedi canolbwyntio ar feysydd sy'n ymwneud â chymwysiadau deuelectrig a uchel-k yn y diwydiant lled-ddargludyddion (gweler y segmentiad allweddair uchod). Mae'r twf ffilm atomig haen-wrth-haen sy'n cael ei hwyluso gan adweithiau arwyneb hunan-gyfyngol yn ALD yn darparu rheolaeth fanwl gywir ar drwch ffilm, unffurfiaeth dda ar draws swbstrad ardal fawr, a chydymffurfiaeth ardderchog rhag ofn y bydd strwythurau cymhareb agwedd uchel fel FinFETs modern a chynhwysydd cof. strwythurau piler math. Fodd bynnag, i weithio'n ddi-ffael mae angen rhagflaenwyr ALD sydd â phriodweddau penodol (LINK):
1. Yn ddigon anweddol (o leiaf ~ 0.1 Pwysedd anwedd ecwilibriwm Torr ar dymheredd lle nad ydynt yn dadelfennu'n thermol).
2. Yn anweddu'n gyflym ac ar gyfradd atgynhyrchu (amodau sy'n cael eu bodloni fel arfer ar gyfer rhagsylweddion hylifol, ond nid ar gyfer solidau).
3. Peidio â hunan-ymateb neu ddadelfennu ar yr wyneb neu yn y cyfnod nwy (ar gyfer adweithiau arwyneb hunan-derfynu).
4. Yn adweithiol iawn gyda'r adweithydd arall a oedd wedi'i gysylltu'n flaenorol â'r wyneb, sy'n arwain at cineteg gymharol gyflym ac felly tymereddau ALD ac amseroedd beicio is.
5. Sgil-gynhyrchion anweddol y gellir eu glanhau'n hawdd er mwyn paratoi ar gyfer yr hanner cylch dilynol.
6. Sgil-gynhyrchion nad ydynt yn cyrydol i atal anffurfiannau oherwydd ysgythru ffilm a chorydiad yr offeryn.
Yn 2007, ymgorfforodd Intel Corporation HfO2i mewn i bentwr deuelectrig giât uchel-k ar nod technoleg 45 nm. Fodd bynnag, HfO pur2yn dioddef o broblem haen rhyngwyneb isel-k gyda Si, gan gyfyngu ar werthoedd trwch ocsid cyfatebol is (EOT). Mae hefyd yn crisialu'n rhwydd ar dymheredd mor isel â ~500 gradd. Felly, mae galw am deuelectrig amorffaidd â sefydlogrwydd thermol uchel o hyd ar gyfer dim diffygion cynhenid (ee ffiniau grawn), ar yr amod eu bod yn dal i gynnig manteision HfO2, megis cyson dielectrig uchel, bwlch band eang, a cherrynt gollyngiadau isel. Ocsidau teiran yn seiliedig ar lanthanum, fel sgandad lanthanum (LaScO3) a lanthanum lutetium ocsid (LaLuO3), a adneuwyd gan broses ALD sy'n cynnwys rhagflaenwyr amidinate metel yn ôl pob sôn yn arddangos priodweddau strwythurol a thrydanol dymunol. Mewn gwirionedd LaLuO3o bosibl y deuelectrig gât cyfnod amorffaidd gorau gyda chysonyn deuelectrig k~32. Nid yw'n ffurfio haenau rhyngwyneb k isel gyda Si sy'n galluogi gwerthoedd trwch ocsid effeithiol (EOT) < 1 nm gyda cherrynt gollyngiad sylweddol isel. Ffactor arall sy'n cyfrannu at y cerrynt gollyngiadau isel ar draws ALD a dyfwyd LaLuO tenau3deuelectrig giât yw'r gwrthbwyso band mawr (2.1 eV) mewn perthynas â Si; mae'r gwrthbwyso bandiau dargludiad cymesur a falens yn arwain at geryntau gollyngiadau cyfartal mewn NMOSFETs a yrrir gan electronau a PMOSFETs a yrrir gan dwll. Mae'n aros yn amorffaidd ac nid yw'n ffurfio aloion gyda Si neu Ge ar ôl aneliadau actifadu ffynhonnell / draen priodol.
Fel enghraifft ddiweddar iawn o gymhwysiad cymhareb agwedd uchel gwirioneddol ar wafferi 300 mm sy'n gofyn am yr holl nodweddion rhagflaenydd ALD a ddisgrifir uchod (1 i 6) gallwn weld y papur a gyflwynodd Imec yn y gynhadledd IEDM enwog hon, ar ddefnyddio haen LaSiOx fel deupol. wedi'i fewnosod yn y pentwr HKMG. Llwyddodd Imec i bentyrru modiwl pen blaen FinFET cyflawn ar ben modiwl FinFET silicon swmp "safonol" gan ddangos hefyd tiwnio foltedd trothwy da, dibynadwyedd a pherfformiad tymheredd isel. Mae'n debyg ei fod wedi'i adneuo gan broses ALD oherwydd bydd yn rhaid iddo orchuddio'r esgyll yn gyson a sicrhau rheolaeth drwch ac unffurfiaeth fanwl gywir : Papur IEDM2018 # 7.1, "Arddangosiad Cyntaf o FinFETs wedi'u Pentyrru 3D mewn Cae Fin 45nm a Thechnoleg Cae Gât 110nm ar Wafferi 300mm," A. Vandooren et al, Imec.
Fel yn yr achos hwn a llawer mwy, mae'r cymwysterau llym ar gyfer rhagflaenwyr ALD yn eu rhoi yn y categori o gemegau arbenigol o ansawdd uchel - perfformiad neu swyddogaeth deunyddiau neu foleciwlau penodol o ddewis. Mae priodweddau ffisegol a chemegol moleciwl sengl neu gymysgedd wedi'i fformiwleiddio o foleciwlau yn ogystal â'i gyfansoddiad cemegol yn dylanwadu'n gryf ar briodweddau'r ffilm a adneuwyd. Felly, mae'n rhoi llawer o bwysau ar wneuthurwr a chyflenwr y cemegau arbenigedd purdeb uchel o ran ansawdd, purdeb, gweithdrefnau dogfennu, gwasanaeth cwsmeriaid ac ati.
Tris(N,N'-di-i-propylformamidinato)lanthanum(III), (99.{4}}%-La) Mae La-FMD yn un o'r cynhyrchion rhagsylweddion amidinad metel ar gyfer La ALD. Mae'r deunydd yn bowdr gwyn i all-gwyn. Y fformiwla gemegol a phwysau moleciwlaidd La-FMD yw C21H45LaN6a 520.53, yn y drefn honno. Mae Rohm a Haas Electronic Materials LLC (Dow Chemical yn ddiweddarach) yn adrodd am La-FMD fel y rhagflaenydd La mwyaf cyfnewidiol y gwyddys amdano hyd yn hyn. Mae'r pwysedd anwedd ar dymheredd penodol a roddir gan La-FMD yn uwch na'r un gan La(Cp)3a La(th)3. Ar ben hynny, mae Roy G. Gordon o Brifysgol Harvard yn adrodd bod y rhagflaenwyr amidinate yn fwy sefydlog yn thermol na'u cymheiriaid amid oherwydd y ligand amidinate chelating ac absenoldeb bond MC. Mae amidinates La yn adweithiol iawn gyda bondiau Si-H yn cynhyrchu amser dirlawnder arwyneb llawer llai ac yn ei dro yn hunan-derfynu hanner ymateb ALD yn gyflym; gan leihau'r amser beicio ALD. Hefyd, darperir gorchudd arwyneb rhagorol gan ragflaenwyr La amidinate ar Si a derfynwyd gan hydrogen.
Tarddiad o: https://www.strem.com/catalog/product_blog/160/1/strem_cynigion_newydd_la-fmd{{ 7}}ald_rhagflaenydd_ar gyfer_dyfodol_arwain_ymyl_rhesymeg_a{{15} }cof_cynnyrch