L'unità nel semiconduttore: Angstrom

Cos'è l'Angstrom?

Angstrom (simbolo: Å) è un'unità di lunghezza molto piccola, utilizzata principalmente per descrivere la scala dei fenomeni microscopici, come le distanze tra atomi e molecole o lo spessore delle pellicole sottili nella produzione di wafer. Un angstrom equivale a \(10^{-10}\) metri, che equivale a 0,1 nanometri (nm).

Per illustrare questo concetto in modo più intuitivo, consideriamo la seguente analogia: il diametro di un capello umano è di circa 70.000 nanometri, che si traduce in 700.000 Å. Se immaginiamo 1 metro come diametro della Terra, allora 1 Å è paragonabile al diametro di un piccolo granello di sabbia sulla superficie terrestre.

Nella produzione di circuiti integrati, l'angstrom è particolarmente utile perché fornisce un modo accurato e conveniente per descrivere lo spessore di strati di pellicola estremamente sottili, come ossido di silicio, nitruro di silicio e strati drogati. Con il progresso della tecnologia dei processi dei semiconduttori, la capacità di controllare lo spessore ha raggiunto il livello dei singoli strati atomici, rendendo l'angstrom un'unità indispensabile nel campo.

Nella produzione di circuiti integrati, l'uso degli Angstrom è ampio e cruciale. Questa misurazione svolge un ruolo significativo in processi chiave come la deposizione di film sottile, l'attacco e l'impianto di ioni. Di seguito sono riportati alcuni scenari tipici:

1. Controllo dello spessore del film sottile

I materiali a film sottile, come l'ossido di silicio (SiO₂) e il nitruro di silicio (Si₃N₄), sono comunemente usati come strati isolanti, strati maschera o strati dielettrici nella produzione di semiconduttori. Lo spessore di queste pellicole ha un impatto fondamentale sulle prestazioni del dispositivo.  

Ad esempio, lo strato di ossido di gate di un MOSFET (transistor a effetto di campo semiconduttore a ossido di metallo) ha in genere uno spessore di pochi nanometri o addirittura pochi angstrom. Se lo strato è troppo spesso, può ridurre le prestazioni del dispositivo; se è troppo sottile, potrebbe causare guasti. Le tecnologie di deposizione chimica in fase vapore (CVD) e deposizione di strato atomico (ALD) consentono la deposizione di film sottili con precisione a livello di angstrom, garantendo che lo spessore soddisfi i requisiti di progettazione.

2. Controllo antidoping  

Nella tecnologia di impianto ionico, la profondità di penetrazione e la dose degli ioni impiantati influiscono in modo significativo sulle prestazioni del dispositivo semiconduttore. Gli Angstrom sono spesso usati per descrivere la distribuzione della profondità di impianto. Ad esempio, nei processi di giunzione superficiale, la profondità di impianto può essere pari a decine di angstrom.

3. Precisione dell'incisione

Nell'incisione a secco, è essenziale un controllo preciso della velocità di incisione e del tempo di arresto fino al livello di angstrom per evitare di danneggiare il materiale sottostante. Ad esempio, durante l'attacco del gate di un transistor, un attacco eccessivo può comportare un peggioramento delle prestazioni.

4. Tecnologia di deposizione di strati atomici (ALD).

L'ALD è una tecnica che consente la deposizione di materiali uno strato atomico alla volta, con ogni ciclo che tipicamente forma uno spessore del film compreso tra soli 0,5 e 1 Å. Questa tecnologia è particolarmente vantaggiosa per la costruzione di film ultrasottili, come i dielettrici di gate utilizzati con materiali ad elevata costante dielettrica (High-K).

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