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Article de référence RECHERCHE ET INNOVATION | Réf : RE255 v1

ALD en microélectronique - Applications, équipements et productivité

Auteur(s) : Mickael GROS-JEAN, Arnaud MANTOUX

Date de publication : 10 nov. 2016

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RÉSUMÉ

Cet article est une revue de l’utilisation du dépôt par couches atomiques dans le secteur de la microélectronique, en termes d’élaboration de couches minces et de réalisation de composants. Les applications, la chimie des précurseurs, les mécanismes de croissance ainsi que les différents type de réacteurs (avec ou sans assistance plasma) sont décrits.

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ABSTRACT

ALD in Microelectronic. Applications, Equipments and Productivity

This article is a review of the use of atomic layer deposition (ALD) in the microelectronics domain for the development of thin films and producing components. Applications, chemical precursors, growth mechanisms and reactor types (with or without plasma assistance) are described.

Auteur(s)

Mickael GROS-JEAN : Ingénieur Recherche et Développement - STMicroelectronics, Crolles, France
Arnaud MANTOUX : Enseignant chercheur - Laboratoire de Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP) - Grenoble-INP, CNRS, Université Grenoble Alpes, Grenoble, France

INTRODUCTION

L’ALD est arrivée assez tardivement en microélectronique avec une introduction dans les unités de fabrication de circuits intégrés qui date du début des années 2000. Le principal atout de l’ALD est sa capacité à fabriquer des films très minces avec un excellent contrôle de leur épaisseur, de leur composition chimique et de leur microstructure, que ce soit sur des surfaces planes ou sur des topographies complexes. De plus, de par son principe de saturation de surface, l’ALD n’est pas sensible à la consommation locale, comme c’est le cas avec la technique CVD qui peut conduire à des différences d’épaisseur déposée suivant la densité de motifs. Enfin, la température de dépôt est en général plus faible qu’en CVD, souvent bien inférieure à 400 °C, ce qui la rend compatible avec des empilements sous-jacents fragiles.

Dans cet article sont présentées les différentes applications de l’ALD dans le milieu de la microélectronique, par ordre chronologique d’introduction dans les unités de production. Les divers types d’équipements utilisés sont ensuite décrits, avec une présentation des différentes solutions permettant d’améliorer la rentabilité des procédés, paramètre aujourd’hui capital pour cette industrie devenue mature.

Points clés

Domaine : ALD, couches minces, microélectronique

Degré de diffusion de la technologie : Croissance

Technologies impliquées : Couches minces en microélectronique

Domaines d’application : Microélectronique

Principaux acteurs français :

Centres de compétence : CEA – Leti
Industriel : STMicroelectronics

Autres acteurs dans le monde : Intel, Samsung, TSMC, Micron, Imec, Infineon, NXP

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MOTS-CLÉS

mémoires DRAM | capacités MIM | transistors HKMG | procédé PEALD

KEYWORDS

DRAM memories | MIM capacities | HKMG transistors | PEALD process

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - BERTHELOT (A.) et al - * - ICMTD proceedings, 127 (2007).
(2) - WEINREICH (W.) et al - * - J. Vac. Sci. Technol., A31(1), 01A119 (2013).
(3) - HIGASHI (G.S.) et al - * - Appl. Phys. Lett., 55, 1963 (1989).
(4) - SOTO (C.) et al - * - J. Vac. Sci. Technol. À, 9, 2686 (1991).
(5) - PUURUNEN (R.) et al - * - J. Appl. Phys, 97, 121301 (2005).
(6) - X. ZHAO (X.) et al - * - Phys. Rev. B, 65, 075105 (2002).
(7) - MIIKKULAINEN (V.) et al - * - J. of Appl. Phys., 113,...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

Circuits en couches minces – Couches minces traditionnelles,
Chimie des précurseurs pour le procédé ALD.
Évaluation thermodynamique des précurseurs ALD.
Atomic Layer Deposition (ALD) Principes généraux, matériaux et applications.
Réacteurs ALD.
ALD pour les piles à combustible à haute température.
ALD...

ANNEXES

1 Sites Internet

1 Sites Internet

Site recensant l’actualité ALD internationale : http://www.baldengineering.com

http://www.vlsiresearch.com

http://www.st.com/

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