Geleceğin Lider Mantık ve Bellek Ürünleri için La-FMD ALD Öncüsü
Nadir toprak elementleri, 32 nm düğümünden bu yana gelişmiş mantık aygıtları için yüksek hacimli üretime girmiştir (IBM, Samsung ve Globalfoundries – Chipworks 2010). Özellikle Lantan (La) için - periyodik tabloda lantanit serisinin adı, yüksek-k metal kapı yığınında bir katkı maddesi olarak uygulanmıştır. Lantan oksit (La2O3, dielektrik sabiti ~ 27), örneğin, geleneksel silisyum dioksitin (SiO2) yerini alacak yüksek-k kapılı bir dielektrik olarak yirmi yıldır araştırılmaktadır2) Mantıksal ve dinamik rastgele erişimli belleklerde (DRAM) yeni nesil transistörlerde kapı dielektrik olarak kullanılır.
Lantan ve Son 20 Yıldaki Patent Başvurularının Anahtar Kelime Bölümlenmesi"Atomik Katman Birikimi" [Patbase araması 15 Kasım 2018]
Atomik katman birikimi, La bazlı kapı dielektriklerinin ultra ince filmlerini büyütmek için en umut verici yöntemdir ve bu nedenle son 20 yıldır kapsamlı araştırma ve patent başvuruları yapılmıştır. Ar-Ge çabası, yarı iletken endüstrisinde dielektrik ve yüksek-k dielektrik uygulamalarıyla ilgili alanlara odaklanmıştır (yukarıdaki anahtar kelime segmentasyonuna bakın). ALD'deki kendi kendini sınırlayan yüzey reaksiyonları tarafından kolaylaştırılan atomik katman katman film büyümesi, atomik olarak hassas film kalınlığı kontrolü, geniş bir alan alt tabakasında iyi bir tekdüzelik ve modern FinFET'ler ve bellek kapasitör tipi sütun yapıları gibi yüksek en boy oranlı yapılar durumunda mükemmel bir konformalite sağlar. Ancak, kusursuz çalışması için belirli özelliklere sahip ALD öncüllerine ihtiyaç duyar (BAĞLANTI):
1. Yeterince uçucu (en azından termal olarak ayrışmayacakları bir sıcaklıkta ~ 0.1 Torr denge buhar basıncı).
2. Hızla buharlaşan ve tekrarlanabilir bir oranda (sıvı öncüller için genellikle sağlanan koşullar, ancak katılar için sağlanmayan koşullar).
3. Yüzeyde veya gaz fazında kendi kendine tepkimeye girmeyen veya ayrışmayan (kendi kendini sonlandıran yüzey reaksiyonları için).
4. Daha önce yüzeye bağlanmış diğer reaktiflerle yüksek oranda reaktiftir, bu da nispeten hızlı kinetiğe ve dolayısıyla daha düşük ALD sıcaklıklarına ve çevrim sürelerine neden olur.
5. Sonraki yarım döngüye hazırlanmak için kolayca temizlenebilen uçucu yan ürünler.
6. Film aşınması ve aletin korozyonundan kaynaklanan düzensizlikleri önlemek için aşındırıcı olmayan yan ürünler.
2007 yılında Intel Corporation, HfO'yu bünyesine kattı245 nm teknoloji düğümünde yüksek-k kapılı dielektrik yığınına. Ancak, saf HfO2Si ile düşük k arayüz katmanı sorunu yaşar ve bu da daha düşük eşdeğer oksit kalınlığı (EOT) değerlerini sınırlar. Ayrıca ~500 derece kadar düşük sıcaklıklarda kolayca kristalleşir. Bu nedenle, yüksek termal kararlılığa sahip amorf dielektrikler, HfO'nun avantajlarını sunmaya devam ettikleri sürece, içsel kusurları (örneğin tane sınırları) olmadığı için hala aranmaktadır2, yüksek dielektrik sabiti, geniş bant aralığı ve düşük kaçak akımı gibi. Lantan bazlı üçlü oksitler, lantan skandat (LaScO3) ve lantanyum lutesyum oksit (LaLuO3), metal amidinat öncüllerini içeren ALD işlemiyle biriktirilenlerin istenen yapısal ve elektriksel özelliklere sahip olduğu bildirilmektedir. Aslında LaLuO3potansiyel olarak dielektrik sabiti k~32 olan en iyi amorf faz kapısı dielektriktir. Si ile düşük k arayüz katmanları oluşturmaz, bu da önemli ölçüde düşük sızıntı akımıyla < 1 nm etkili oksit kalınlığı (EOT) değerlerine olanak tanır. ALD'de büyütülmüş ince LaLuO boyunca düşük sızıntı akımına katkıda bulunan bir diğer faktör3kapı dielektriği Si'ye göre büyük bant ofsetidir (2,1 eV); simetrik iletim ve değerlik bandı ofsetleri elektron tahrikli NMOSFET'lerde ve delik tahrikli PMOSFET'lerde eşit sızıntı akımlarına neden olur. Amorf kalır ve ilgili kaynak/drenaj aktivasyon tavlamalarından sonra Si veya Ge ile alaşım oluşturmaz.
Yukarıda açıklanan tüm ALD öncül özelliklerini (1 ila 6) gerektiren 300 mm'lik gofretlerde gerçek bir yüksek en boy oranı uygulamasının çok yakın tarihli bir örneği olarak, Imec'in bu ünlü IEDM konferansında HKMG yığınına yerleştirilen bir dipol olarak bir LaSiOx katmanının kullanılmasıyla ilgili sunduğu makaleyi görebiliriz. Imec, iyi eşik voltajı ayarı, güvenilirlik ve düşük sıcaklık performansı gösteren "standart" bir toplu silikon FinFET modülünün üzerine tam FinFET ön uç modülünü istiflemeyi başardı. Muhtemelen, yüzgeçleri uyumlu bir şekilde kaplaması ve hassas kalınlık kontrolü ve düzgünlüğü sağlaması gerekeceğinden, büyük olasılıkla bir ALD işlemiyle biriktirilmiştir: IEDM2018 Makale #7.1, "300 mm Gofretlerde 45 nm Fin Aralığı ve 110 nm Kapı Aralığı Teknolojisinde 3B Yığılmış FinFET'lerin İlk Gösterimi", A. Vandooren ve diğerleri, Imec.
Bu ve daha birçok durumda olduğu gibi, ALD öncülleri için katı yeterlilikler onları yüksek kaliteli özel kimyasallar kategorisine koyar - performans veya işleve özgü malzemeler veya tercih edilen moleküller. Biriktirilen film özellikleri, tek bir molekülün veya formüle edilmiş bir molekül karışımının fiziksel ve kimyasal özellikleri ve kimyasal bileşimi tarafından güçlü bir şekilde etkilenir. Bu nedenle, yüksek saflıktaki özel kimyasalların üreticisi ve tedarikçisi üzerinde kalite, saflık, dokümantasyon prosedürleri, müşteri hizmetleri vb. açısından çok fazla baskı oluşturur.
Tris(N,N'-di-i-propilformamidinato)lantan(III), (%99.999+-La) La-FMD, La ALD için metal amidinat öncül ürünlerinden biridir. Malzeme beyaz ila kirli beyaz bir tozdur. La-FMD'nin kimyasal formülü ve moleküler ağırlığı C21H45Lan6ve sırasıyla 520.53. Rohm and Haas Electronic Materials LLC (sonradan Dow Chemical) La-FMD'yi şimdiye kadar bilinen en uçucu La öncüsü olarak bildiriyor. La-FMD tarafından verilen belirli bir sıcaklıktaki buhar basıncı La(Cp) tarafından verilenden daha yüksektir3ve La(t)3. Ayrıca, Harvard Üniversitesi'nden Roy G. Gordon, amidinat öncüllerinin şelat oluşturan amidinat ligandı ve MC bağının olmaması nedeniyle amidinat benzerlerinden termal olarak daha kararlı olduğunu bildiriyor. La amidinatlar, Si-H bağlarıyla oldukça reaktiftir ve çok daha kısa yüzey doygunluk süresi ve dolayısıyla ALD yarı reaksiyonunun hızlı bir şekilde kendi kendine sonlanması sağlar; böylece ALD çevrim süresi kısalır. Ayrıca, Hidrojenle sonlandırılmış Si üzerinde La amidinat öncülleri tarafından mükemmel bir yüzey kaplaması sağlanır.
Kaynak: https://www.strem.com/catalog/product{0}}blog/160/1/strem{3}}geleceğin önde gelen{11}}mantık{12}}ve{13}}bellek{14}}ürünleri için{15}yeni{16}}la-fmd{17}ald{18}öncü{19}}sunuyor