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Migliorare le prestazioni termiche nelle camere di lavorazione per semiconduttori

Scarica la nota sulla Soluzione di Deposizione dello Strato Atomico

Soluzione per la deposizione dello strato atomico

L’aumento della domanda di dispositivi sempre più potenti con dimensioni sempre minori (ad esempio per il calcolo, nell’archiviazione dei dati, nelle comunicazioni, nell’accumulo dell’energia e nelle tecnologie di sensoristica) ha portato allo sviluppo di strumenti per la produzione di semiconduttori capaci di un controllo più preciso dei film sottili. I film critici nei transistor sono spessi solo pochi strati atomici. La deposizione dello strato atomico (ALD, Atomic Layer Deposition), nota anche come Atomic Layer Epitaxy (ALE), è una tecnica di deposizione a vapore utilizzata per far crescere questi film ultrasottili.

Il processo ALD in breve

Per sovrapporre i film, uno strato atomico alla volta, sopra a un substrato, vengono utilizzate reazioni chimiche. Gestendo le fasi del ciclo, è possibile ottenere un controllo preciso della quantità e della composizione degli strati. La copertura uniforme è possibile su qualsiasi topologia o struttura 3D. Queste reazioni chimiche sono attivate termicamente, spesso riscaldando un substrato, e possono essere ulteriormente migliorate utilizzando il plasma durante il processo di deposizione (Plasma Enhanced ALD, PE-ALD).

Si tratta di una crescita uniforme e autolimitante, che può essere ottenuta solo entro un intervallo di temperatura ideale.
Al di fuori di questo intervallo, il processo ALD potrebbe risultare compromesso da uno degli effetti illustrati nella figura sotto.

 

ALD Process Diagram_Semiconductor

Controllo della crescita

La contaminazione atmosferica nella camera di lavorazione può generare difetti negli strati di film e in superficie e quindi determinare una riduzione delle caratteristiche prestazionali. Risulta quindi critico controllare l’ambiente della camera per evitarne la contaminazione.

Tutte le temperature della camera sono monitorate all’esterno della stessa. Il controllo della temperatura è solitamente effettuato attraverso un controllo preciso dell’ingresso di energia.

Il controllo della temperatura del processo ALD è essenziale per evitare effetti negativi come:

  • Reattività ridotta in camera dovuta a una temperatura di processo troppo bassa
  • Condensazione dei precursori con impatti negativi sulla purificazione
  • Decomposizione dei precursori, con conseguente presenza di componenti impure
  • Desorbimento del film o precursore

Il controllo della crescita diventa ancor più importante per ottenere un film uniforme in caso di substrati di grandi dimensioni.

Fasi del processo

Un reattore ALD riscalda i campioni fino alla temperatura desiderata per le deposizione. Impulsi di precursori e co-reagenti vengono iniettati nella camera del reattore. Generalmente viene utilizzato un gas inerte per purificare il reattore tra le fasi. È necessario controllare in maniera efficiente le fasi di dosaggio e purging affinché i tempi di ciclo siano ragionevoli.

Le tempistiche delle singole fasi devono essere accuratamente controllate.

Un ciclo tipico si compone di 4 fasi:

  • Dosaggio precursore
  • Purge
  • Co-reagente
  • Purge

Competenza per la deposizione dello strato atomico

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Requisiti specifici di settore

L’EtherCAT Technology Group ETG (www.ethercat.org) è stato creato per mantenere la tecnologia EtherCAT aperta a tutti.
SEMI™ (ex Semiconductor Equipment and Materials International) ha accettato EtherCAT come standard di comunicazione (E54.20) per il settore dei semiconduttori.

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EcoStruxure è l’architettura di sistema aperta abilitata per l’IoT di Schneider Electric che favorisce la trasformazione digitale nella tecnologia Industry 4.0.
Strumenti e software Eurotherm si integrano in questa architettura progettata per la sicurezza informatica.

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