پیش ساز La-FMD ALD برای محصولات منطقی و حافظه پیشرو آینده

پیش ساز La-FMD ALD برای محصولات منطقی و حافظه پیشرو آینده

عناصر خاکی کمیاب از زمان گره 32 نانومتری (IBM، سامسونگ و Globalfoundries - Chipworks 2010) وارد تولید با حجم بالا برای دستگاه های منطقی پیشرفته شده اند. به خصوص برای لانتانوم (La) - همنام سری لانتانید در جدول تناوبی به عنوان یک ناخالصی در پشته دروازه فلزی با k بالا پیاده سازی شده است. اکسید لانتانیم (La₂O₃برای مثال، ثابت دی الکتریک ~ 27، برای دو دهه به عنوان یک دی الکتریک دروازه ای با کیفیت بالا برای جایگزینی دی اکسید سیلیکون معمولی (SiO) مورد بررسی قرار گرفته است.₂) دی الکتریک گیت در ترانزیستورهای نسل بعدی در منطق و همچنین در حافظه های دسترسی تصادفی پویا (DRAM).

تقسیم بندی کلمات کلیدی درخواست های ثبت اختراع در 20 سال گذشته برای لانتانوم و"رسوب لایه اتمی" [جستجوی Patbase 15 نوامبر 2018]

رسوب لایه اتمی امیدوارکننده ترین روش برای رشد لایه های فوق نازک دی الکتریک گیت مبتنی بر La است و بنابراین در 20 سال گذشته تحت تحقیقات گسترده و ثبت درخواست های ثبت اختراع بوده است. تلاش تحقیق و توسعه بر زمینه‌های مربوط به کاربردهای دی‌الکتریک و دی‌الکتریک بالا در صنعت نیمه‌رسانا متمرکز شده است (به تقسیم‌بندی کلمات کلیدی در بالا مراجعه کنید). رشد لایه به لایه لایه اتمی که توسط واکنش‌های سطحی خود محدود شونده در ALD تسهیل می‌شود، کنترل ضخامت فیلم از نظر اتمی دقیق، یکنواختی خوب در سطح زیرلایه بزرگ و تطابق عالی در مورد ساختارهای با نسبت تصویر بالا مانند FinFET‌های مدرن و خازن‌های حافظه فراهم می‌کند. نوع سازه های ستونی با این حال، برای کار بی عیب و نقص به پیش سازهای ALD نیاز دارد که ویژگی های خاصی دارند (LINK):

1. به اندازه کافی فرار (حداقل ~ 0.1 فشار بخار تعادل Torr در دمایی که در آن از نظر حرارتی تجزیه نمی شوند).

2. تبخیر سریع و با سرعت قابل تکرار (شرایطی که معمولاً برای پیش سازهای مایع وجود دارد، اما برای جامدات نه).

3. خود واکنش نشان نمی دهد یا تجزیه نمی شود روی سطح یا در فاز گاز (برای واکنش های سطحی خود پایان دهنده).

4. با واکنش دهنده دیگری که قبلاً به سطح متصل شده است بسیار واکنش پذیر است که منجر به سینتیک نسبتاً سریع و در نتیجه کاهش دما و زمان چرخه ALD می شود.

5. محصولات فرعی فراری که به راحتی می توان آنها را پاک کرد تا برای نیم چرخه بعدی آماده شود.

6. محصولات جانبی غیر خورنده برای جلوگیری از عدم یکنواختی ناشی از حکاکی فیلم و خوردگی ابزار.

در سال 2007، شرکت اینتل HfO را وارد کرد₂به پشته دی الکتریک گیت بالا در گره فناوری 45 نانومتر. با این حال، HfO خالص₂از مشکل لایه رابط کم k با Si رنج می برد، که مقادیر ضخامت اکسید معادل کمتر (EOT) را محدود می کند. همچنین در دماهای پایین تا 500 درجه به راحتی متبلور می شود. بنابراین، دی‌الکتریک‌های آمورف با پایداری حرارتی بالا همچنان برای عدم وجود عیب ذاتی (مثلاً مرز دانه‌ها)، به شرطی که همچنان مزایای HfO را ارائه دهند، مورد توجه قرار می‌گیرند.₂مانند ثابت دی الکتریک بالا، فاصله باند وسیع و جریان نشتی کم. اکسیدهای سه تایی مبتنی بر لانتانیم، مانند لانتانیم اسکاندات (LaScO)₃) و اکسید لوتسیم لانتانیم (LaLuO₃) رسوب شده توسط فرآیند ALD که شامل پیش سازهای آمیدینات فلزی است، ظاهراً خواص ساختاری و الکتریکی مطلوبی را نشان می دهد. در واقع LaLuO₃به طور بالقوه بهترین دی الکتریک گیت فاز آمورف با ثابت دی الکتریک k~32 است. این لایه‌های سطحی کم k با Si تشکیل نمی‌دهد که مقادیر ضخامت اکسید موثر (EOT) کمتر از 1 نانومتر را با جریان نشتی بسیار کم ممکن می‌سازد. عامل دیگری که به جریان نشتی کم در سراسر ALD کمک می کند که LaLuO نازک رشد کرده است₃دی الکتریک گیت باند افست بزرگ (2.1 eV) نسبت به Si است. انتقال متقارن و باند ظرفیت به جریان های نشتی برابر در NMOSFET های الکترونی و PMOSFET های سوراخ محور منجر می شود. بی شکل می ماند و پس از آنیل های فعال سازی منبع/زهکشی مربوطه، با Si یا Ge آلیاژ تشکیل نمی دهد.

به‌عنوان نمونه‌ای بسیار جدید از یک کاربرد واقعی نسبت تصویر بالا بر روی ویفرهای 300 میلی‌متری که به تمام ویژگی‌های پیش‌ساز ALD که در بالا توضیح داده شد (1 تا 6) نیاز دارند، می‌توانیم مقاله‌ای را که Imec در این کنفرانس معروف IEDM ارائه کرده است، در مورد استفاده از یک لایه LaSiOx به عنوان دوقطبی ببینیم. در پشته HKMG درج شده است. Imec موفق شد ماژول جلویی کامل FinFET را روی یک ماژول FinFET سیلیکونی حجیم "استاندارد" قرار دهد که همچنین تنظیم ولتاژ آستانه خوب، قابلیت اطمینان و عملکرد در دمای پایین را نشان می دهد. احتمالاً به احتمال زیاد توسط یک فرآیند ALD رسوب شده است زیرا باید به طور منسجم باله ها را بپوشاند و از کنترل دقیق ضخامت و یکنواختی اطمینان حاصل کند: مقاله IEDM2018 شماره 7.1، "نخستین نمایش FinFET های انباشته 3 بعدی در یک پیچ باله 45 نانومتری و فناوری گیت 110 نانومتری". روی ویفرهای 300 میلی متری، "A. Vandooren et al, Imec.

مانند این مورد و بسیاری موارد دیگر، شرایط سخت برای پیش سازهای ALD آنها را در دسته مواد شیمیایی ویژه با کیفیت بالا قرار می دهد - مواد یا مولکول های انتخابی عملکرد یا عملکرد خاص. خواص فیلم رسوب‌شده به شدت تحت تأثیر خواص فیزیکی و شیمیایی یک مولکول یا مخلوط فرمول‌شده مولکول‌ها و همچنین ترکیب شیمیایی آن است. بنابراین، از نظر کیفیت، خلوص، رویه‌های مستندسازی، خدمات مشتری و غیره، فشار زیادی بر تولیدکننده و عرضه‌کننده مواد شیمیایی ویژه با خلوص بالا وارد می‌کند.

Tris(N,N'-di-i-propylformamidinato)lanthanum(III)، (99.{4}}%-La) La-FMD یکی از محصولات پیش سازهای آمیدینات فلزی برای La ALD است. این ماده پودری سفید تا مایل به سفید است. فرمول شیمیایی و وزن مولکولی La-FMD C است₂₁H₄₅شبکه₆و به ترتیب 520.53. Rohm و Haas Electronic Materials LLC (متعاقباً Dow Chemical) La-FMD را به عنوان فرارترین پیش ساز La شناخته شده تاکنون گزارش می دهند. فشار بخار در دمای معینی که توسط La-FMD منتقل می شود بیشتر از فشار La(Cp) است.₃و La(thd)₃. علاوه بر این، روی جی. گوردون از دانشگاه هاروارد گزارش می‌دهد که پیش‌سازهای آمیدینات از نظر حرارتی پایدارتر از همتایان آمیدی خود هستند، زیرا لیگاند آمیدین کلات و عدم وجود پیوند MC است. لا آمیدینات‌ها با پیوندهای Si-H بسیار واکنش‌پذیر هستند که زمان اشباع سطحی بسیار کمتری را ایجاد می‌کنند و به نوبه خود خاتمه سریع نیمه‌واکنش ALD را ایجاد می‌کنند. بنابراین زمان چرخه ALD کوتاه می شود. همچنین، یک پوشش سطح عالی توسط پیش سازهای La amidinate بر روی سی پایانه هیدروژنی ارائه می شود.

مبدا از: https://www.strem.com/catalog/product_blog/160/1/strem_offers_new_la-fmd{{ 7}}ald_precursor_برای{10}}آینده_پیشرو_منطق_و{14}}و{15} }حافظه{16}}محصولات