Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Joonki Suh an der UNIST hat einen Durchbruch in der Technologie der Dünnschichtabscheidung mit Hilfe der atomaren Schichtabscheidung (ALD) erzielt. Das Team hat erfolgreich Tellur- (Te)-Atome in einem regelmäßigen Muster bei niedrigen Temperaturen von bis zu 50 Grad Celsius angeordnet, ohne dass eine nachfolgende Wärmebehandlung erforderlich ist. Herkömmliche ALD-Verfahren erfordern hohe Temperaturen von über 250 Grad Celsius und eine zusätzliche Wärmebehandlung von über 450 Grad Celsius. Das Team setzte zwei Vorläuferstoffe mit Säure-Basen-Eigenschaften und Co-Reagenzien ein, um die Reaktivität zu verbessern und Oberflächenreaktionen und Stabilität zu verbessern. Zudem nutzten sie eine wiederholte Dosierungstechnik für eine präzise Steuerung der atomaren Schichtdicke. Die resultierenden Te-Dünnschichten zeichneten sich durch außergewöhnliche Gleichmäßigkeit und Kompatibilität mit vertikalen dreidimensionalen Strukturen aus, was sie für verschiedene elektronische Geräte geeignet macht. Die Studie wurde von der National Research Foundation of Korea, dem Ministerium für Wissenschaft und ICT, dem Korea Evaluation Institute of Industrial Technology und der Korea Semiconductor Industry Association unterstützt. Professor Suh beschrieb die Forschung als Erfüllung der wesentlichen Kriterien einer Niedertemperatur-, Großflächen- und hochwertigen Synthese in Halbleiterabscheidungsprozessen.

Einführung

Dieser Artikel diskutiert einen Durchbruch in der Dünnschicht-Depositionstechnologie, der von einem Forschungsteam unter Leitung von Professor Joonki Suh an der UNIST erzielt wurde. Das Team hat erfolgreich eine regelmäßige Anordnung von Tellur (Te)-Atomen mithilfe der Atomlagenabscheidung (ALD) bei niedrigen Temperaturen realisiert, ohne dass eine Nachbehandlung mit Wärme erforderlich ist. Diese Entwicklung hat das Potenzial, die Halbleiterdepositionsprozesse durch die Erfüllung der wesentlichen Kriterien für eine Synthese bei niedrigen Temperaturen, auf großen Flächen und in hoher Qualität zu revolutionieren.

Traditionelle ALD-Methoden und ihre Einschränkungen

Traditionelle ALD-Methoden für die Dünnschichtdeposition erfordern hohe Temperaturen über 250 Grad Celsius und zusätzliche Wärmebehandlungen von mehr als 450 Grad Celsius. Diese erhöhten Temperaturen bringen Herausforderungen in Bezug auf den Energieverbrauch, die Kompatibilität mit Materialien und die eingeschränkte Abscheidung auf temperaturempfindlichen Substraten mit sich. Zusätzlich kann die Nachbehandlung mit Wärme Defekte und Unregelmäßigkeiten in der Dünnschicht erzeugen, was sich auf deren Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit auswirkt.

Temperaturbeschränkungen und ihre Konsequenzen

Die hohen Temperaturen, die bei traditionellen ALD-Methoden erforderlich sind, stellen in vielerlei Hinsicht Einschränkungen dar. Dies betrifft den Energieverbrauch, die Materialkompatibilität und potenzielle Schäden an temperaturempfindlichen Substraten. Die Nachbehandlung mit Wärme kann zudem Defekte und Unregelmäßigkeiten in der Dünnschicht erzeugen, was deren Funktionalität und Zuverlässigkeit beeinträchtigt.

Niedrigtemperatur-ALD mit Tellur (Te)-Atomen

Das Forschungsteam an der UNIST hat erfolgreich eine Dünnschicht-ALD bei niedrigen Temperaturen erreicht, indem es Tellur (Te)-Atome in einer regelmäßigen Anordnung angeordnet hat. Dabei gelang es ihnen, dies bei Temperaturen so niedrig wie 50 Grad Celsius zu erreichen, was deutlich unter dem herkömmlichen ALD-Verfahren liegt. Der Verzicht auf eine Nachbehandlung mit Wärme stellt einen Durchbruch in der Dünnschichtdepositionstechnologie dar.

Ausgangsstoffe mit Säure-Basen-Eigenschaften und Co-Reaktanten

Um die Reaktionsfähigkeit und Oberflächenreaktionen und -stabilität zu verbessern, setzte das Forschungsteam zwei Ausgangsstoffe mit Säure-Basen-Eigenschaften und Co-Reaktanten ein. Diese Kombination der Ausgangsstoffe half, eine regelmäßige Anordnung von Tellur (Te)-Atomen bei niedrigen Temperaturen zu ermöglichen, was eine effiziente Dünnschichtdeposition ohne zusätzliche Wärmebehandlung ermöglichte.

Wiederholte Dosierungstechnik für präzise Steuerung der Dicke auf atomarer Ebene

Zusätzlich zur Verwendung von Ausgangsstoffen mit Säure-Basen-Eigenschaften und Co-Reaktanten setzte das Forschungsteam eine wiederholte Dosierungstechnik ein. Diese Technik ermöglichte eine präzise Steuerung der Dicke auf atomarer Ebene, was eine Gleichmäßigkeit und Kompatibilität mit vertikalen dreidimensionalen Strukturen gewährleistete. Die resultierenden Dünnschichten zeigten eine außergewöhnliche Gleichmäßigkeit und waren mit verschiedenen elektronischen Geräten kompatibel.

Auswirkungen und zukünftige Anwendungen

Der Durchbruch in der niedrigtemperatur ALD mit Tellur (Te)-Atomen hat bedeutende Auswirkungen auf die Halbleiterindustrie. Die Möglichkeit, hochwertige Dünnschichten ohne eine Nachbehandlung mit Wärme abzuscheiden, eröffnet neue Möglichkeiten für großflächige Verarbeitung, energieeffiziente Fertigung und verbesserte Materialkompatibilität. Diese Fortschritte könnten Anwendungen in der Entwicklung von elektronischen Geräten der nächsten Generation mit verbesserter Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit finden.

Forschungsunterstützung und Danksagungen

Die von dem Forschungsteam an der UNIST durchgeführte Studie erhielt Unterstützung von der National Research Foundation of Korea, dem Ministerium für Wissenschaft und ICT, dem Korea Evaluation Institute of Industrial Technology und der Korea Semiconductor Industry Association. Dieses unterstützende Kooperationssystem spiegelt die Bedeutung der Forschung und ihr potenzielles Auswirkungen auf die Halbleiterindustrie wider.

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