La-FMD ALD Prekursor untuk Produk Logika dan Memori Terdepan di Masa Depan
Elemen tanah jarang telah memasuki tahap produksi volume tinggi untuk perangkat logika canggih sejak node 32 nm (IBM, Samsung dan Globalfoundries – Chipworks 2010). Khususnya untuk Lantanum (La) - eponim dari seri lantanida dalam tabel periodik telah diterapkan sebagai dopan dalam tumpukan gerbang logam berk tinggi. Lantanum oksida (La2O3, konstanta dielektrik ~ 27), misalnya, telah dieksplorasi selama dua dekade sebagai dielektrik gerbang k tinggi untuk menggantikan silikon dioksida konvensional (SiO2) gerbang dielektrik pada transistor generasi berikutnya dalam logika serta dalam memori akses acak dinamis (DRAM).
Segmentasi kata kunci aplikasi paten 20 tahun terakhir untuk Lanthanum dan"Deposisi Lapisan Atom" [Pencarian Patbase 15 November 2018]
Deposisi lapisan atom merupakan metode yang paling menjanjikan untuk menumbuhkan lapisan film ultra tipis dari dielektrik gerbang berbasis La dan karenanya telah diteliti secara ekstensif dan diajukan dalam 20 tahun terakhir. Upaya R&D difokuskan pada bidang yang berkaitan dengan aplikasi dielektrik dan dielektrik high-k dalam industri semikonduktor (lihat segmentasi kata kunci di atas). Pertumbuhan lapisan film atom lapis demi lapis yang difasilitasi oleh reaksi permukaan yang membatasi diri dalam ALD memberikan kontrol ketebalan film yang presisi secara atomik, keseragaman yang baik di seluruh substrat area yang luas, dan konformitas yang sangat baik dalam kasus struktur rasio aspek tinggi seperti FinFET modern dan struktur pilar tipe kapasitor memori. Namun, agar berfungsi dengan sempurna, diperlukan prekursor ALD yang memiliki sifat-sifat khusus (LINK):
1. Cukup mudah menguap (setidaknya ~ 0.1 Torr tekanan uap kesetimbangan pada suhu di mana mereka tidak terurai secara termal).
2. Menguap dengan cepat dan pada tingkat yang dapat direproduksi (kondisi yang biasanya terpenuhi untuk prekursor cair, tetapi tidak untuk padatan).
3. Tidak bereaksi sendiri atau terurai di permukaan atau dalam fase gas (untuk reaksi permukaan yang berakhir sendiri).
4. Sangat reaktif dengan reaktan lain yang sebelumnya menempel pada permukaan, yang menghasilkan kinetika yang relatif cepat dan dengan demikian suhu ALD dan waktu siklus yang lebih rendah.
5. Produk sampingan yang mudah menguap yang dapat dengan mudah dibersihkan untuk mempersiapkan setengah siklus berikutnya.
6. Produk sampingan non-korosif untuk mencegah ketidakseragaman karena pengikisan film dan korosi pada alat.
Pada tahun 2007, Intel Corporation memasukkan HfO2ke dalam tumpukan dielektrik gerbang k-tinggi pada simpul teknologi 45 nm. Namun, HfO murni2mengalami masalah lapisan antarmuka low-k dengan Si, yang membatasi nilai ketebalan oksida ekivalen (EOT) yang lebih rendah. Ia juga mudah mengkristal pada suhu serendah ~500 derajat. Oleh karena itu, dielektrik amorf dengan stabilitas termal tinggi masih dicari karena tidak memiliki cacat intrinsik (misalnya batas butir), asalkan masih menawarkan keunggulan HfO2, seperti konstanta dielektrik tinggi, celah pita lebar, dan arus bocor rendah. Oksida terner berbasis lantanum, seperti lantanum skandat (LaScO3) dan lantanum lutetium oksida (LaLuO3), yang diendapkan melalui proses ALD yang melibatkan prekursor amidinat logam dilaporkan menunjukkan sifat struktural dan listrik yang diinginkan. Faktanya, LaLuO3berpotensi menjadi dielektrik gerbang fase amorf terbaik dengan konstanta dielektrik k~32. Ia tidak membentuk lapisan antarmuka k rendah dengan Si yang memungkinkan nilai ketebalan oksida efektif (EOT) < 1 nm dengan arus bocor yang jauh lebih rendah. Faktor lain yang berkontribusi terhadap arus bocor rendah di seluruh ALD yang tumbuh tipis LaLuO3dielektrik gerbang adalah offset pita besar (2,1 eV) terhadap Si; offset pita valensi dan konduksi simetris menghasilkan arus bocor yang sama pada NMOSFET yang digerakkan elektron dan PMOSFET yang digerakkan lubang. Ia tetap amorf dan tidak membentuk paduan dengan Si atau Ge setelah anneal aktivasi sumber/drainase masing-masing.
Sebagai contoh terbaru dari aplikasi rasio aspek tinggi yang sebenarnya pada wafer 300 mm yang memerlukan semua karakteristik prekursor ALD yang dijelaskan di atas (1 hingga 6), kita dapat melihat makalah yang dipresentasikan Imec pada konferensi IEDM yang terkenal ini, tentang penggunaan lapisan LaSiOx sebagai dipol yang dimasukkan ke dalam tumpukan HKMG. Imec berhasil menumpuk modul ujung depan FinFET lengkap di atas modul FinFET silikon curah "standar" yang juga menunjukkan penyetelan tegangan ambang batas yang baik, keandalan, dan kinerja suhu rendah. Agaknya, modul ini kemungkinan besar telah diendapkan melalui proses ALD karena harus melapisi sirip secara konformal dan memastikan kontrol ketebalan dan keseragaman yang tepat: Makalah IEDM2018 #7.1, "Demonstrasi Pertama FinFET Bertumpuk 3D pada Teknologi Fin Pitch 45nm dan Gate Pitch 110nm pada Wafer 300mm," A. Vandooren dkk, Imec.
Seperti dalam kasus ini dan banyak lagi, kualifikasi ketat untuk prekursor ALD menempatkannya dalam kategori bahan kimia khusus berkualitas tinggi - bahan atau molekul pilihan yang spesifik terhadap kinerja atau fungsi. Sifat lapisan film yang diendapkan sangat dipengaruhi oleh sifat fisik dan kimia dari satu molekul atau campuran molekul yang diformulasikan serta komposisi kimianya. Oleh karena itu, hal ini memberikan banyak tekanan pada produsen dan pemasok bahan kimia khusus dengan kemurnian tinggi dalam hal kualitas, kemurnian, prosedur dokumentasi, layanan pelanggan, dll.
Tris(N,N'-di-i-propylformamidinato)lanthanum(III), (99.999+%-La) La-FMD merupakan salah satu produk prekursor amidinat logam untuk La ALD. Bahannya berupa bubuk putih hingga putih pucat. Rumus kimia dan berat molekul La-FMD adalah C21H45Bahasa Inggris6dan 520,53. Rohm dan Haas Electronic Materials LLC (kemudian Dow Chemical) melaporkan La-FMD sebagai prekursor La yang paling mudah menguap yang diketahui sejauh ini. Tekanan uap pada suhu tertentu yang diberikan oleh La-FMD lebih tinggi daripada yang diberikan oleh La(Cp)3dan La(thd)3. Selain itu, Roy G. Gordon dari Universitas Harvard melaporkan bahwa prekursor amidinat secara termal lebih stabil daripada amidinat karena ligan amidinat khelasi dan tidak adanya ikatan MC. La amidinat sangat reaktif dengan ikatan Si-H yang menghasilkan waktu saturasi permukaan yang jauh lebih singkat dan pada gilirannya penghentian sendiri reaksi setengah ALD yang cepat; dengan demikian memperpendek waktu siklus ALD. Selain itu, cakupan permukaan yang sangat baik disediakan oleh prekursor amidinat La pada Si yang diakhiri Hidrogen.
Asal dari: https://www.strem.com/catalog/product_blog/160/1/strem_menawarkan_la-fmd_ald_pendahulu_untuk_produk_logika_terkemuka_di_dan_memori_masa_depan