원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)은 수십 년 동안 존재해 왔지만, 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) high-k 재료를 로직 장치 및 DRAM의 캐패시터 유전체에 게이트 유전체로 통합하는 작업이었으며, 이를 통해 연구 커뮤니티에서 기술을 마스터하고 다양한 용도를 확장하도록 영감을 주었습니다.
Veeco/CNT 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 시스템은 산화 알루미늄(Al2O3), HfO2, tantalum pentoxide(Ta2O5), TiO2 및 ZrO2를 포함하여 다양한 High-k 유전체 재료를 연구하는 데 사용되어 왔습니다. 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기술의 유연성 덕분에 AlTiO, HfSiO 등의 필름 조합을 통해 또는 AlON, HfON 및 ZrON과 같은 필름에 질소를 혼입하여 필름 특성을 바꿀 수 있습니다. 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) high-k 유전체 필름 특성에는 높은 정전용량, 낮은 누설 전류 및 높은 항복 전압이 포함되며, 이는 전자장치 응용 분야에 적합합니다.
Fiji®에 증착된 질화 HfO2의 HRTEM. L-T Huang, et al. “Improvement in electrical characteristics of HfO2 gate dielectrics treated by remote NH3 plasma,” Applied Surface Science Volume 266, 1 February 2013, Pages 89-93.
질화된 산화 알루미늄(Al2O3) 버퍼 층에 Fiji® 증착 ZrO2의 HRTEM. J-J Huang, et al. “Improvement in Electrical Characteristics of Crystalline ZrO2 /Nitrided Al2O3 Gate Stacks Grown by Remote Plasma Atomic Layer Deposition,” ECS J. Solid State Sci. Technol. 2013 volume 2, issue 12, P524-P528
Fiji® 증착된 ZrO2/산화 알루미늄(Al2O3) 스택의 HRTEM. A. O’Mahoney, et al. “Structural and Electrical Analysis of Thin Interface Control Layers of MgO or Al2O3 Deposited by Atomic Layer Deposition and Incorporated at the high-k/III-V Interface of MO2/InxGa1-xAs (M = Hf|Zr, x = 0|0.53) Gate Stacks,” ECS Transactions, 33 (2) 69-82 (2010).
Fiji® 증착 Si:HfO2 필름의 HRTEM. P.D. Lomenzo, et al. “TaN interface properties and electric field cycling effects on ferroelectric Si-doped HfO2 thin films,” Journal of Applied Physics 117, 134105 (2015).
High-k 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 필름을 제품에 통합하는 주요 로직 및 메모리 칩 제조업체들과 함께 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기술은 제조 공장에서 용인되었으며, 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 필름이 성능 및 비용 면에서 상당한 이득을 제공할 수 있는 다른 장치 영역을 찾고 있었습니다.
전극
장치 전극용 재료는 적절한 특성을 가지고 있어야 합니다. 낮은 저항이 주요 우려사항이지만, 적절한 작업 기능과 다른 장치 재료와의 화학적 호환성을 포함한 기타 필름 특성도 필수적으로 요구됩니다. 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)은 금속 질화물(TiN) 및 전도성 산화물(RuO2)뿐 아니라 다양한 순수 금속(Pt, Ru, Ni)을 생산할 수 있으며, 이 모두는 전자 응용에서 전극 물질로 조사되었습니다.
Fiji® 증착 TiN-Al2O3-TiN 트렌치 캐패시터의 단면 SEM 이미지. M. Burke, et al. “High aspect ratio iridescent three-dimensional metal–insulator–metal capacitors using atomic layer deposition,” J. Vac. Sci. Technol. A 33(1), Jan/Feb 2015.
a) 및 b) Fiji® 증착된 RuO2 코팅된 탄소 나노튜브의 SEM 이미지, 그리고 c) 단일 RuO2 코팅된 탄소 나노튜브의 TEM. R. Warren, et al. “ALD Ruthenium oxide-carbon nanotube electrodes for supercapacitor applications,” 2014 IEEE 27th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS).
배리어
현대적인 집적 회로는 나노스케일링, 다층 배선 체계를 활용하여 반도체 substrate 의 개별 장치를 상호 연결하여 유용한 회로를 생성하고, 전력 분배를 제공하며, 오프 칩 통신을 위한 입력/출력 경로로 이어집니다. 이러한 상호 연결은 보통 연결 경로를 지지하고 정의하는 패턴화된 low-k 층간 유전체(ILD) 재료에 증착된 미세 구리 라인입니다. 구리는 매우 유동성이 높은 재료이며 ILD에 직접 증착되면 유전체로 확산되어 장치 성능이 시간에 따라 저하됩니다.
배리어 필름은 구리 증착 전에 반드시 ILD에 증착됩니다. 배리어 필름이 더 얇고 전도성이 더 높을수록 상호 연결 저항에 미치는 전반적인 영향이 적어집니다. 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)은 매우 낮은 구리 확산 특성을 가지는 얇고, 컨퍼몰하며, 핀홀 없는 고전도성 필름을 증착할 수 있는 능력을 갖춘 배리어 응용 분야에 특히 적합합니다. 많은 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 질화물 공정이 Veeco/Cambridge NanoTech 시스템에서 개발되었습니다.
Fiji® 증착된 TiN의 TEM 이미지. L. Assaud, et al. “Highly-Conformal TiN Thin Films Grown by Thermal and Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition,” ECS Journal of Solid State Science and Technology, 3 (7) P253-P258 (2014).