La-FMD ALD Prekurzor pre budúce špičkové logické a pamäťové produkty
Prvky vzácnych zemín vstúpili do veľkoobjemovej výroby pre pokročilé logické zariadenia od 32 nm uzla (IBM, Samsung a Globalfoundries – Chipworks 2010). Špeciálne pre Lanthanum (La) - eponym lantanoidového radu v periodickej tabuľke bol implementovaný ako dopant v vysokok kovovej hradlovej zostave. Oxid lantanitý (La2O3, dielektrická konštanta ~ 27), napríklad, bola skúmaná už dve desaťročia ako dielektrikum s vysokým k hradlom na nahradenie konvenčného oxidu kremičitého (SiO2) hradlové dielektrikum v tranzistoroch ďalšej generácie v logike, ako aj v dynamických pamätiach s náhodným prístupom (DRAM).
Kľúčová segmentácia patentových prihlášok za posledných 20 rokov pre Lanthanum a"Atomic Layer Deposition" [Patbase search 15. novembra 2018]
Depozícia atómovej vrstvy je najsľubnejšou metódou na pestovanie ultratenkých vrstiev hradlových dielektrík na báze La, a preto bola v posledných 20 rokoch predmetom rozsiahleho výskumu a podávania patentových prihlášok. Úsilie výskumu a vývoja sa zameralo na oblasti týkajúce sa dielektrických a vysokok dielektrických aplikácií v polovodičovom priemysle (pozri segmentáciu kľúčových slov vyššie). Atómový rast filmu vrstva po vrstve uľahčený samoobmedzujúcimi povrchovými reakciami v ALD poskytuje atómovo presné riadenie hrúbky filmu, dobrú rovnomernosť na veľkoplošnom substráte a vynikajúcu konformitu v prípade štruktúr s vysokým pomerom strán, ako sú moderné FinFET a pamäťový kondenzátor. typové stĺpové konštrukcie. Aby však fungovala bezchybne, vyžaduje to prekurzory ALD, ktoré majú špecifické vlastnosti (LINK):
1. Dostatočne prchavé (najmenej ~ 0.1 Torr rovnovážny tlak pár pri teplote, pri ktorej sa tepelne nerozkladajú).
2. Rýchlo sa odparuje a reprodukovateľnou rýchlosťou (podmienky, ktoré sú zvyčajne splnené pre kvapalné prekurzory, ale nie pre tuhé látky).
3. Samovoľne nereagujúce alebo sa nerozkladajú na povrchu alebo v plynnej fáze (pre samoukončujúce povrchové reakcie).
4. Vysoko reaktívny s iným reaktantom predtým pripojeným k povrchu, čo má za následok relatívne rýchlu kinetiku a tým nižšie teploty ALD a časy cyklov.
5. Prchavé vedľajšie produkty, ktoré možno ľahko vyčistiť, aby sa pripravili na nasledujúci polovičný cyklus.
6. Nekorozívne vedľajšie produkty na zabránenie nerovnomernosti v dôsledku leptania filmu a korózie nástroja.
V roku 2007 spoločnosť Intel Corporation začlenila HfO2do vysokok hradlového dielektrického zväzku v technologickom uzle 45 nm. Avšak čistý HfO2trpí problémom medzivrstvy s nízkym k s Si, čo obmedzuje nižšie hodnoty ekvivalentnej hrúbky oxidu (EOT). Tiež ľahko kryštalizuje pri teplotách až ~500 stupňov. Preto sú stále vyhľadávané amorfné dielektriká s vysokou tepelnou stabilitou bez vnútorných defektov (napr. hranice zŕn), za predpokladu, že stále ponúkajú výhody HfO2ako je vysoká dielektrická konštanta, široká pásmová medzera a nízky zvodový prúd. Ternárne oxidy na báze lantánu, ako je skandát lantánu (LaScO3) a oxid lantanitý (LaLuO3), nanesené procesom ALD zahŕňajúcim prekurzory amidinátov kovu, údajne vykazujú požadované štrukturálne a elektrické vlastnosti. V skutočnosti LaLuO3je potenciálne najlepšie amorfné fázové hradlové dielektrikum s dielektrickou konštantou k~32. Netvorí nízkok medzifázové vrstvy so Si, čo umožňuje efektívne hodnoty hrúbky oxidu (EOT) < 1 nm s výrazne nízkym zvodovým prúdom. Ďalší faktor, ktorý prispieva k nízkemu zvodovému prúdu cez tenký LaLuO pestovaný v ALD3hradlové dielektrikum je veľký pásmový posun (2,1 eV) vzhľadom na Si; symetrické posuny vodivosti a valenčného pásma vedú k rovnakým zvodovým prúdom v elektrónmi poháňaných NMOSFET a dierami poháňaných PMOSFET. Zostáva amorfný a nevytvára zliatiny so Si alebo Ge po príslušnom žíhaní aktiváciou zdroja/odvodu.
Ako veľmi nedávny príklad skutočnej aplikácie s vysokým pomerom strán na 300 mm doštičkách vyžadujúcich všetky charakteristiky prekurzora ALD opísané vyššie (1 až 6) môžeme vidieť článok, ktorý Imec prezentoval na tejto slávnej konferencii IEDM, o použití vrstvy LaSiOx ako dipólu. vložené do zásobníka HKMG. Imec uspel pri naskladaní kompletného predného modulu FinFET na „štandardný“ objemový kremíkový modul FinFET, čo tiež preukázalo dobré ladenie prahového napätia, spoľahlivosť a výkon pri nízkych teplotách. Pravdepodobne bol s najväčšou pravdepodobnosťou nanesený procesom ALD, pretože bude musieť konformne potiahnuť rebrá a zabezpečiť presnú kontrolu hrúbky a rovnomernosť: IEDM2018 Paper #7.1, „Prvá demonštrácia 3D naskladaných FinFETov pri 45nm Fin Pitch a 110nm Gate Pitch Technology na 300 mm doštičkách," A. Vandooren a kol., Imec.
Rovnako ako v tomto prípade a mnohých ďalších, prísne kvalifikácie pre prekurzory ALD ich zaraďujú do kategórie vysokokvalitných špeciálnych chemikálií – materiálov alebo molekúl špecifických pre výkon alebo funkciu. Vlastnosti deponovaného filmu sú silne ovplyvnené fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami jednej molekuly alebo formulovanej zmesi molekúl, ako aj jej chemickým zložením. Preto vyvíja veľký tlak na výrobcu a dodávateľa špeciálnych chemikálií vysokej čistoty, pokiaľ ide o kvalitu, čistotu, dokumentačné postupy, zákaznícky servis atď.
Tris(N,N'-di-i-propylformamidinato)lantán(III), (99.999+%-La) La-FMD je jedným z kovových amidinátových prekurzorov pre La ALD. Materiál je biely až sivobiely prášok. Chemický vzorec a molekulová hmotnosť La-FMD sú C21H45LaN6a 520,53. Rohm and Haas Electronic Materials LLC (následne Dow Chemical) uvádza La-FMD ako najprchavejší známy prekurzor La. Tlak pary pri danej teplote spôsobovaný La-FMD je vyšší ako tlak La(Cp)3a La (thd)3. Okrem toho Roy G. Gordon z Harvardskej univerzity uvádza, že amidinátové prekurzory sú tepelne stabilnejšie ako ich amidové náprotivky kvôli chelatačnému amidinátovému ligandu a absencii MC väzby. La amidináty sú vysoko reaktívne s väzbami Si-H, ktoré poskytujú oveľa kratší čas nasýtenia povrchu a následne rýchle samoukončenie polovičnej reakcie ALD; čím sa skráti čas cyklu ALD. Vynikajúce povrchové pokrytie je tiež zabezpečené La amidinátovými prekurzormi na vodíkom zakončenom Si.
Pôvod: https://www.strem.com/catalog/product_blog/160/1/strem_ponuky_nové_la-fmd{{ 7}}ald_predchodca_pre_budúcu{11}}špičkovú_hranu_logiky_a{{15} }pamäťové{16}}produkty