La-FMD ALD prekursor za buduće vodeće logičke i memorijske proizvode
Elementi retkih zemalja ušli su u proizvodnju velikih količina za napredne logičke uređaje od 32 nm čvora (IBM, Samsung i Globalfoundries – Chipworks 2010). Posebno za lantan (La) - eponim serije lantanida u periodnom sistemu je implementiran kao dopant u visokok metalne kapije. Lantan oksid (La2O3, dielektrična konstanta ~ 27), na primjer, istražen je već dvije decenije kao visokok gejt dielektrik za zamjenu konvencionalnog silicijum dioksida (SiO2) gejt dielektrik u tranzistorima sljedeće generacije u logici, kao iu dinamičkim memorijama sa slučajnim pristupom (DRAM).
Segmentacija ključnih riječi patentnih prijava posljednjih 20 godina za Lanthanum i"Taloženje atomskog sloja" [pretraga Patbase 15. novembra 2018.]
Taloženje atomskog sloja je metoda koja najviše obećava za uzgoj ultra-tankih filmova dielektrika vrata na bazi La i stoga je pod opsežnim istraživanjem i podnošenjem patentnih prijava u posljednjih 20 godina. Napori istraživanja i razvoja bili su fokusirani na polja koja se odnose na primjenu dielektrika i visokok dielektrika u industriji poluvodiča (vidi gore segmentaciju ključnih riječi). Atomski rast filma sloj po sloj olakšan samoograničavajućim površinskim reakcijama u ALD-u pruža atomski preciznu kontrolu debljine filma, dobru uniformnost na podlozi velike površine i odličnu konformalnost u slučaju struktura visokog omjera širine i visine kao što su moderni FinFET-ovi i memorijski kondenzator tipa stubne konstrukcije. Međutim, da bi radio besprijekorno, potrebni su ALD prekursori koji imaju specifična svojstva (LINK):
1. Dovoljno isparljivi (najmanje ~ 0.1 Torr ravnotežni pritisak pare na temperaturi na kojoj se ne raspadaju termički).
2. Brzo isparavanje i ponovljivom brzinom (uslovi koji su obično ispunjeni za tečne prekursore, ali ne i za čvrste materije).
3. Ne reaguju sami ili se razlažu na površini ili u gasnoj fazi (za samookidajuće površinske reakcije).
4. Visoko reaktivan sa drugim reaktantom koji je prethodno vezan za površinu, što rezultira relativno brzom kinetikom i time nižim ALD temperaturama i vremenima ciklusa.
5. Isparljivi nusproizvodi koji se lako mogu očistiti kako bi se pripremili za sljedeći poluciklus.
6. Nekorozivni nusproizvodi za sprečavanje neuniformiteta zbog jetkanja filma i korozije alata.
Intel Corporation je 2007. godine inkorporirala HfO2u high-k gejt dielektrični stog na 45 nm tehnološkom čvoru. Međutim, čisti HfO2pati od problema sa niskim k interfejs slojem sa Si, ograničavajući niže vrednosti ekvivalentne debljine oksida (EOT). Takođe lako kristališe na temperaturama do ~500 stepeni. Stoga su amorfni dielektrici s visokom termičkom stabilnošću još uvijek traženi bez intrinzičnih defekata (npr. granice zrna), pod uvjetom da još uvijek nude prednosti HfO2, kao što su visoka dielektrična konstanta, široki pojas i niska struja curenja. Ternarni oksidi na bazi lantana, kao što je lantan skandat (LaScO3) i lantan lutecij oksid (LaLuO3), deponovan ALD postupkom koji uključuje prekursore metalnih amidinata, navodno pokazuju poželjna strukturna i električna svojstva. U stvari LaLuO3je potencijalno najbolji dielektrik amorfne faze sa dielektričnom konstantom k~32. Ne formira nisko-k međufazne slojeve sa Si što omogućava efektivnu debljinu oksida (EOT) < 1 nm sa značajno niskom strujom curenja. Još jedan faktor koji doprinosi niskoj struji curenja kroz ALD stanji LaLuO3gejt dielektrik je veliki pomak opsega (2,1 eV) u odnosu na Si; Simetrična provodljivost i pomaci valentnog pojasa rezultiraju jednakim strujama curenja u elektronskim NMOSFET-ovima i PMOSFET-ovima vođenim rupama. Ostaje amorfan i ne formira legure sa Si ili Ge nakon odgovarajućeg žarenja izvora/drena aktivacije.
Kao vrlo nedavni primjer stvarne primjene visokog omjera širine i visine na pločicama od 300 mm koje zahtijevaju sve karakteristike prethodnika ALD opisane gore (1 do 6) možemo vidjeti rad koji je Imec predstavio na ovoj poznatoj IEDM konferenciji, o korištenju LaSiOx sloja kao dipola. umetnut u HKMG stog. Imec je uspeo da složi kompletan FinFET front end modul na "standardni" silikonski FinFET modul, demonstrirajući takođe dobro podešavanje napona praga, pouzdanost i performanse na niskim temperaturama. Pretpostavlja se da je najvjerovatnije deponiran ALD postupkom jer će morati konformno premazati peraje i osigurati preciznu kontrolu debljine i uniformnost: IEDM2018 Papir #7.1, "Prva demonstracija 3D naslaganih FinFET-ova na 45 nm nagiba pera i 110 nm tehnologije nagiba vrata na pločicama od 300 mm", A. Vandooren et al, Imec.
Kao iu ovom slučaju i mnogim drugim, stroge kvalifikacije za ALD prekursore stavljaju ih u kategoriju visokokvalitetnih specijalnih hemikalija - materijala ili molekula specifičnih za performanse ili funkcije po izboru. Na svojstva deponovanog filma snažno utiču fizička i hemijska svojstva jednog molekula ili formulisane mešavine molekula, kao i njegov hemijski sastav. Stoga, to stavlja veliki pritisak na proizvođača i dobavljača specijalnih hemikalija visoke čistoće u smislu kvaliteta, čistoće, procedura dokumentacije, korisničke službe itd.
Tris(N,N'-di-i-propilformamidinato)lantan(III), (99.999+%-La) La-FMD je jedan od proizvoda prekursora metalnih amidinata za La ALD. Materijal je bijeli do gotovo bijeli prah. Hemijska formula i molekularna težina La-FMD-a su C21H45LaN6i 520,53, respektivno. Rohm and Haas Electronic Materials LLC (kasnije Dow Chemical) izvještava o La-FMD kao najisparljivijem La prekursoru poznatom do sada. Pritisak pare na datoj temperaturi koju daje La-FMD veći je od pritiska La(Cp)3i La(thd)3. Štaviše, Roy G. Gordon sa Univerziteta Harvard izvještava da su amidinatni prekursori termički stabilniji od svojih amidnih kolega zbog helatnog amidinatnog liganda i odsustva MC veze. La amidinati su visoko reaktivni sa Si-H vezama koje daju mnogo manje vrijeme zasićenja površine i zauzvrat brzo samookidanje ALD polureakcije; čime se skraćuje vrijeme ALD ciklusa. Takođe, odličnu površinsku pokrivenost obezbeđuju La amidinatni prekursori na Si sa završetkom vodonika.
Porijeklo sa: https://www.strem.com/catalog/product_blog/160/1/strem_ponude_nove_la-fmd{{ i }proizvodi{16}}memorije