Um Computerchips herzustellen, verlassen sich Technologen auf der ganzen Welt auf die Atomlagenabscheidung (ALD), die Filme mit einer Dicke von bis zu einem Atom erzeugen kann. Unternehmen verwenden häufig ALD, um Halbleiter Es hat aber auch Anwendungen in Solarzellen, Lithiumbatterien und anderen energiebezogenen Bereichen.
Heutzutage verlassen sich Hersteller zunehmend auf ALD, um neue Arten von Folien herzustellen, aber es braucht Zeit, herauszufinden, wie der Prozess für jedes neue Material optimiert werden kann.
Ein Teil des Problems ist, dass Forscher in erster Linie Versuch und Irrtum verwenden, um optimale Wachstumsbedingungen zu identifizieren. Aber eine kürzlich veröffentlichte Studie – eine der ersten auf diesem wissenschaftlichen Gebiet – legt nahe, dass der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) effizienter sein kann.
Im ACS Applied Materials & Interfaces Studie beschreiben Forscher des Argonne National Laboratory des US-Energieministeriums (DOE) mehrere KI-basierte Ansätze zur autonomen Optimierung der ALD-Prozesse. Ihre Arbeit beschreibt die relativen Stärken und Schwächen jedes Ansatzes sowie Erkenntnisse, die verwendet werden können, um neue Prozesse effizienter und wirtschaftlicher zu entwickeln.
Alle diese Algorithmen ermöglichen eine viel schnellere Konvergenz zu optimalen Kombinationen, da wir keine Zeit damit verbringen, eine Probe in den Reaktor zu geben, sie herauszunehmen, Messungen durchzuführen usw., wie Sie es heute normalerweise tun würden. Stattdessen haben Sie eine Echtzeitschleife, die mit dem Reaktor verbunden ist.
Modern, aber mit Herausforderungen
Bei der ALD haften zwei verschiedene chemische Dämpfe, sogenannte Vorläufer, an einer Oberfläche und fügen dabei eine dünne Filmschicht hinzu. Dies alles geschieht in einem chemischen Reaktor und ist sequenziell: Ein Vorläufer wird hinzugefügt und interagiert mit der Oberfläche, dann wird jeglicher Überschuss davon entfernt. Danach wird die zweite Vorstufe eingeführt und später entfernt, und der Vorgang wiederholt sich. In der Mikroelektronik könnte der ALD-Dünnfilm verwendet werden, um benachbarte Komponenten in Nanotransistoren elektrisch zu isolieren.
ALD zeichnet sich durch das Wachsen präziser nanoskaliger Filme auf komplexen 3D-Oberflächen aus, wie beispielsweise den tiefen und schmalen Gräben, die in Siliziumwafer gemustert sind, um moderne Computerchips herzustellen. Dies hat Wissenschaftler weltweit motiviert, neue Dünnschicht-ALD-Materialien für zukünftige Generationen von Halbleiter Geräte.