भविष्य के अग्रणी एज लॉजिक और मेमोरी उत्पादों के लिए ला-एफएमडी एएलडी प्रीकर्सर
32 एनएम नोड (आईबीएम, सैमसंग और ग्लोबलफाउंड्रीज - चिपवर्क्स 2010) के बाद से दुर्लभ पृथ्वी तत्वों ने उन्नत लॉजिक उपकरणों के लिए उच्च मात्रा में विनिर्माण में प्रवेश किया है। विशेष रूप से लैंथेनम (ला) के लिए - आवर्त सारणी में लैंथेनाइड श्रृंखला का नाम उच्च-के मेटल गेट स्टैक में डोपेंट के रूप में लागू किया गया है। लैंथेनम ऑक्साइड (ला)2O3, परावैद्युत स्थिरांक ~ 27), उदाहरण के लिए, पारंपरिक सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO) के प्रतिस्थापन के लिए एक उच्च-k गेट परावैद्युत के रूप में दो दशकों से खोजा जा रहा है2) गेट डाइइलेक्ट्रिक का उपयोग अगली पीढ़ी के ट्रांजिस्टरों में तर्क के साथ-साथ डायनेमिक रैंडम एक्सेस मेमोरी (DRAMs) में भी किया जाता है।
लैंटानम और के लिए पिछले 20 वर्षों के पेटेंट आवेदनों का कीवर्ड विभाजन"परमाणु परत जमाव" [पैटबेस खोज 15 नवंबर 2018]
परमाणु परत जमाव, ला-आधारित गेट डाइइलेक्ट्रिक्स की अल्ट्रा-थिन-फिल्मों को विकसित करने के लिए सबसे आशाजनक तरीका है और इसलिए पिछले 20 वर्षों में इस पर व्यापक शोध और पेटेंट आवेदन दाखिल किए गए हैं। आरएंडडी प्रयास अर्धचालक उद्योग में डाइइलेक्ट्रिक और हाई-के डाइइलेक्ट्रिक अनुप्रयोगों से संबंधित क्षेत्रों पर केंद्रित रहा है (ऊपर कीवर्ड विभाजन देखें)। ALD में स्व-सीमित सतह प्रतिक्रियाओं द्वारा सुगम परमाणु परत-दर-परत फिल्म विकास परमाणु रूप से सटीक फिल्म-मोटाई नियंत्रण, एक बड़े क्षेत्र के सब्सट्रेट में अच्छी एकरूपता और आधुनिक FinFETs और मेमोरी कैपेसिटर प्रकार के स्तंभ संरचनाओं जैसे उच्च पहलू अनुपात संरचनाओं के मामले में उत्कृष्ट अनुरूपता प्रदान करता है। हालाँकि, त्रुटिपूर्ण रूप से काम करने के लिए इसके लिए ALD अग्रदूतों की आवश्यकता होती है जिनमें विशिष्ट गुण होते हैं (लिंक):
1. पर्याप्त रूप से अस्थिर (कम से कम ~ 0.1 टॉर संतुलन वाष्प दबाव एक तापमान पर जिस पर वे ऊष्मीय रूप से विघटित नहीं होते हैं)।
2. तेजी से वाष्पीकरण और पुनरुत्पादनीय दर पर (ऐसी स्थितियां जो आमतौर पर तरल पूर्ववर्तियों के लिए पूरी होती हैं, लेकिन ठोस पदार्थों के लिए नहीं)।
3. सतह पर या गैस चरण में स्वयं प्रतिक्रिया या विघटन न करना (स्वयं समाप्त होने वाली सतह प्रतिक्रियाओं के लिए)।
4. सतह पर पहले से लगे अन्य अभिकारक के साथ अत्यधिक क्रियाशील, जिसके परिणामस्वरूप अपेक्षाकृत तीव्र गतिजता होती है और इस प्रकार ALD तापमान और चक्र समय कम होता है।
5. वाष्पशील उपोत्पाद जिन्हें आगामी अर्ध-चक्र की तैयारी के लिए आसानी से शुद्ध किया जा सकता है।
6. फिल्म की नक्काशी और उपकरण के क्षरण के कारण असमानताओं को रोकने के लिए गैर-संक्षारक उपोत्पाद।
2007 में, इंटेल कॉर्पोरेशन ने HfO को शामिल किया245 एनएम प्रौद्योगिकी नोड पर हाई-के गेट डाइइलेक्ट्रिक स्टैक में। हालाँकि, शुद्ध HfO2Si के साथ कम-k इंटरफ़ेस परत की समस्या से ग्रस्त है, जो कम समतुल्य ऑक्साइड मोटाई (EOT) मानों को सीमित करता है। यह ~500 डिग्री से भी कम तापमान पर आसानी से क्रिस्टलीकृत हो जाता है। इसलिए, उच्च तापीय स्थिरता वाले अनाकार परावैद्युत अभी भी बिना किसी आंतरिक दोष (जैसे अनाज की सीमा) के लिए मांगे जाते हैं, बशर्ते कि वे अभी भी HfO के लाभ प्रदान करते हों2जैसे उच्च परावैद्युत स्थिरांक, विस्तृत बैंड-गैप, तथा कम रिसाव धारा। लैंटानम-आधारित त्रिक ऑक्साइड, जैसे लैंटानम स्कैंडेट (LaScO3) और लैंटानम ल्यूटेटियम ऑक्साइड (LaLuO3), धातु एमिडीनेट अग्रदूतों को शामिल करते हुए ALD प्रक्रिया द्वारा जमा किए गए कथित रूप से वांछनीय संरचनात्मक और विद्युत गुण प्रदर्शित करते हैं। वास्तव में LaLuO3संभावित रूप से सबसे अच्छा अनाकार चरण गेट परावैद्युत है जिसका परावैद्युत स्थिरांक k~32 है। यह Si के साथ कम-k इंटरफेसियल परतें नहीं बनाता है जो प्रभावी ऑक्साइड मोटाई (EOT) मानों को < 1 nm के साथ काफी कम रिसाव धारा के साथ सक्षम बनाता है। ALD में कम रिसाव धारा में योगदान देने वाला एक अन्य कारक पतला LaLuO है3गेट डाइइलेक्ट्रिक Si के संबंध में बड़ा बैंड-ऑफ़सेट (2.1 eV) है; सममित चालन और वैलेंस बैंड ऑफ़सेट के परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन संचालित NMOSFETs और होल संचालित PMOSFETs में समान रिसाव धाराएँ बनती हैं। यह अनाकार रहता है और संबंधित स्रोत/नाली सक्रियण एनील के बाद Si या Ge के साथ मिश्र धातु नहीं बनाता है।
300 मिमी वेफ़र्स पर वास्तविक उच्च पहलू अनुपात अनुप्रयोग के एक बहुत ही हालिया उदाहरण के रूप में, जिसमें ऊपर वर्णित सभी ALD अग्रदूत विशेषताओं की आवश्यकता होती है (1 से 6) हम इस प्रसिद्ध IEDM सम्मेलन में Imec द्वारा प्रस्तुत किए गए पेपर को देख सकते हैं, जिसमें HKMG स्टैक में डाले गए एक डिपोल के रूप में LaSiOx परत का उपयोग किया गया है। Imec ने एक "मानक" बल्क सिलिकॉन FinFET मॉड्यूल के शीर्ष पर संपूर्ण FinFET फ्रंट एंड मॉड्यूल को स्टैक करने में सफलता प्राप्त की, जो अच्छी थ्रेशोल्ड वोल्टेज ट्यूनिंग, विश्वसनीयता और कम तापमान प्रदर्शन का भी प्रदर्शन करता है। संभवतः यह सबसे अधिक संभावना एक ALD प्रक्रिया द्वारा जमा किया गया है क्योंकि इसे पंखों को अनुरूप रूप से कोट करना होगा और सटीक मोटाई नियंत्रण और एकरूपता सुनिश्चित करनी होगी: IEDM2018 पेपर #7.1, "300 मिमी वेफ़र्स पर 45nm फिन पिच और 110nm गेट पिच तकनीक पर 3D स्टैक्ड FinFETs का पहला प्रदर्शन," ए. वंडोरेन एट अल, Imec.
जैसा कि इस मामले में और कई अन्य मामलों में, ALD अग्रदूतों के लिए कठोर योग्यताएं उन्हें उच्च गुणवत्ता वाले विशेष रसायनों की श्रेणी में रखती हैं - प्रदर्शन या कार्य विशिष्ट सामग्री या पसंद के अणु। जमा फिल्म के गुण एकल अणु या अणुओं के तैयार मिश्रण के भौतिक और रासायनिक गुणों के साथ-साथ इसकी रासायनिक संरचना से बहुत प्रभावित होते हैं। इसलिए, यह गुणवत्ता, शुद्धता, दस्तावेज़ीकरण प्रक्रियाओं, ग्राहक सेवा आदि के मामले में उच्च शुद्धता वाले विशेष रसायनों के निर्माता और आपूर्तिकर्ता पर बहुत दबाव डालता है।
ट्रिस(एन,एन'-डी-आई-प्रोपाइलफॉर्मैमिडाइनैटो)लैंथनम(III), (99.999+%-ला) ला-एफएमडी ला एएलडी के लिए धातु एमिडिनेट प्रीकर्सर उत्पादों में से एक है। यह पदार्थ सफ़ेद से लेकर ऑफ-व्हाइट पाउडर है। ला-एफएमडी का रासायनिक सूत्र और आणविक भार C है21H45लैन6और 520.53, क्रमशः। रोहम और हास इलेक्ट्रॉनिक मटेरियल एलएलसी (बाद में डॉव केमिकल) ने ला-एफएमडी को अब तक ज्ञात सबसे अस्थिर ला अग्रदूत के रूप में रिपोर्ट किया है। ला-एफएमडी द्वारा दिए गए तापमान पर वाष्प दाब ला (सीपी) द्वारा दिए गए दाब से अधिक होता है।3और ला(thd)3इसके अलावा, हार्वर्ड यूनिवर्सिटी के रॉय जी. गॉर्डन ने बताया कि एमिडिनेट प्रीकर्सर अपने एमाइड समकक्षों की तुलना में थर्मल रूप से अधिक स्थिर होते हैं, क्योंकि उनमें चेलेटिंग एमिडिनेट लिगैंड और MC बॉन्ड की अनुपस्थिति होती है। ला एमिडिनेट Si-H बॉन्ड के साथ अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं, जिससे बहुत कम सतह संतृप्ति समय प्राप्त होता है और बदले में ALD अर्ध-प्रतिक्रिया का त्वरित स्व-समापन होता है; इस प्रकार ALD चक्र समय कम हो जाता है। इसके अलावा, हाइड्रोजन टर्मिनेटेड Si पर ला एमिडिनेट प्रीकर्सर द्वारा एक उत्कृष्ट सतह कवरेज प्रदान किया जाता है।
मूल स्रोत: https://www.strem.com/catalog/product_blog/160/1/strem_भविष्य के अग्रणी एज लॉजिक और मेमोरी उत्पादों के लिए नए ला-फ़ैम्ड और पुराने अग्रदूत प्रदान करता है