原子层沉积前驱体原料原子层沉积技术具有结合强度好、逐层沉积、膜层厚度一致、成分均匀性 好等许多优点,是一种先进的纳米表面处理技术,具有广阔的应用前景但是,作 为一项涉及多学科领域的新技术,有许多因素会影响沉积膜层的质量和生产效率,如 前驱体材料、形核长大机制、薄膜结构、沉积速率、设备条件等等,其中,前驱 体是原子层沉积工艺的基础从 ALD 技术的基本原理可知,原子层沉积是通过将气相前驱体脉冲交替地通 入反应器,在沉积基体上化学吸附并发生反应,形成沉积膜的一种方法从气相 物质在基体材料的表面吸附特征可以看出,要实现在基底材料表面的化学吸附, 前驱体物质必须具有一定的活化能要实现原子层沉积,前驱体的气 2 固反应必 须满足互补性和自限制的要求,因此选择合适的反应前驱体物质是很重要的,需 要考虑以下因素:1)足够的蒸汽压反应前驱体必须有足够高的蒸汽压,这样才能保证反应剂 充分填充覆盖在衬底材料的表面,降低对整个工艺条件的需求,实现单分子层化 学吸附这就要求前驱体有良好的挥发性和热稳定性,利于实现反应剂的有效传 输,使原子层沉积反应不受前驱体流量控制从这点看,气相和液相前驱体具有 更大的优势2)高反应性。
前驱体应能在衬底表面迅速发生化学吸附,保证在较短的循环 时间内达到饱和吸附,或与材料表面基团快速发生有效的反应,使表面膜具有高 的纯度,避免在反应器中发生气相反应而增加薄膜缺陷3)良好的化学稳定性反应前驱体必须有足够好的化学稳定性,不会在反应 器和衬底材料表面发生自分解反之,不稳定的反应前驱体将破坏薄膜生长的自 限制性,从而影响薄膜厚度的均匀性和准确性,甚至污染薄膜4)反应产物呈惰性反应产物不会腐蚀或溶解衬底及薄膜,不会再吸附到膜 层表面而阻碍自限制薄膜的继续生长反应产物最好呈气态,这样可以顺利被惰 性气体净化5)材料没有毒性、来源广泛前驱体材料是原子层沉积工艺的基础,近 20 年来围绕这方面的研究工作一 直在进行,开发了多种应用于不同产物、具有不同工艺特点的前驱体材料,取得 了很大的进展目前用于原子层沉积的前驱体包括无机类和金属有机类两种,无 机类前躯体由于沉积速率或膜层质量等方面存在一些问题,应用逐渐减少有机 金属类前躯体有多种类型,是今后发展的重点,但针对这些前驱体材料研究使用 过程中存在的问题,需要围绕蒸汽压、反应性、化学稳定性、反应产物的活性、 材料的安全性及来源和性能等方面进行深入研究。
应用材料公司已被验证的 ALD（原子层沉积）技术是其为大规模制造完全定制整合的高 K介电常数/金属栅极解决方案的关键部分 应用材料公司推出整合的高应用材料公司推出整合的高 K K 介电常数介电常数/ /金属栅极技术推动晶体管制造技术发展金属栅极技术推动晶体管制造技术发展晶体管制造技术正迎来巨大的变化，栅极结构上新材料和新工艺的整合运用使芯片速度更快，功耗更低，从而使摩尔定律得以延续近日，应用材料公司推出了一系列已被全面验证的生产工艺，帮助我们的客户在大规模生产中制造高 K 介电常数/金属栅极（HK/MG）结构 =“f“ stroked=“f“>从 45 纳米的逻辑芯片开始，由于晶体管的尺寸太小，传统的栅极材料无法使用，过多的漏电流使晶体管发热并消耗额外的能量HK/MG 结构可以降低栅极漏电流 100 多倍，并大大加快晶体管的开关速度举个例子来说，如果2006 年付运的所有微处理器都采用了 HK/MG 技术，那么一年下来所节约的电能（按照每天使用 12 小时估算）约等于 450 万户家庭一年的用电量使用新的HK/MG 材料可以减少晶体管功耗，从而降低使用温度，提高晶体管性能，但是这仅仅解决了问题的一部分。
真正的挑战在于如何将 HK/MG 材料整合到器件中，创造出具有原子级工艺界面并能满足规模化制造要求的最优的栅极结构 应用材料公司资深副总裁、硅系统业务部总经理 Tom St. Dennis 表示：“多年以来，整合新的栅极材料是我们客户在技术延展上碰到的最艰难的障碍我们提供已被整合验证的 HK/MG 技术，使客户能够提高晶体管的速度，帮助他们把风险降到最小应用材料公司历来都能非常成功的帮助客户将新材料整合到工艺流程中，最近的一次是在铜互联工艺中使用低 K 介电常数技术由于我们拥有相关的上下游技术，所以我们有能力优化工艺顺序并帮助客户成功整合 HK/MG 技术用于生产最先进的晶体管 ” 制造 HK/MG 结构的方法有很多种，应用材料公司有一系列可靠的系统支持客户所使用的不同的制造方法这些已被完全验证的工艺经过了整合测试，可以减少客户的调试时间，达成全面优化的 HK/MG 结构应用材料公司提供的不仅仅是高 K 介电常数薄膜，而是基于单个 Centura?平台的整合的电介质叠合层解决方案，它包括四个关键的工艺——高K 介质沉积、氧化、氮化和退火在具有挑战性的金属栅极叠合层方面，应用材料公司运用多年来在金属沉积上的领先技术，提供一系列基于 Endura?平台上的整合方案，使用ALD（原子层沉积）和 PVD（物理气相沉积）技术帮助客户实现各种不同的设计。
应用材料公司创新的高温刻蚀技术能提供 HK/MG 叠合层生产刻蚀中至关重要的侧面垂直度应用材料公司的缺陷检测、评价和分析系统具有 25 纳米的缺陷灵敏度和自动 FIB（聚焦离子束） ，可以加快对 HK/MG 结构的关键缺陷和工艺的研究进程 应用材料公司在全球最先进的半导体工艺实验室之一——Maydan 技术中心对其HK/MG 技术进行了特定调试应用材料公司的工程师利用公司的系统和技术成功的在最小达 22 纳米技术节点上对逻辑和存储（电荷撷取快闪记忆体）器件的 HK/MG 结构进行了演示和测试这些结构能够帮助客户在下一代工艺流程中处于领先地位欲了解 HK/MG 解决方案的详细情况，请访问 。