Nazik təbəqə çökdürmə, yarımkeçiricinin əsas substrat materialına bir təbəqə təbəqəsi örtməkdir. Bu təbəqə izolyasiyaedici birləşmə silikon dioksid, yarımkeçirici polisilikon, metal mis və s. kimi müxtəlif materiallardan hazırlana bilər. Örtük üçün istifadə olunan avadanlıq nazik təbəqə çökdürmə avadanlığı adlanır.
Yarımkeçirici çip istehsal prosesi baxımından, o, ön hissədə yerləşir.
Nazik təbəqə hazırlama prosesi, təbəqə əmələ gətirmə üsuluna görə iki kateqoriyaya bölünə bilər: fiziki buxar çöküntüsü (PVD) və kimyəvi buxar çöküntüsü(ÜD), bunlar arasında CVD proses avadanlığı daha yüksək nisbətdədir.
Fiziki buxar çöküntüsü (FBÇ) material mənbəyinin səthinin buxarlanmasına və buxarlanma, püskürmə, ion şüası və s. daxil olmaqla aşağı təzyiqli qaz/plazma vasitəsilə substratın səthinə çöküntüyə aiddir;
Kimyəvi buxar çöküntüsü (Ürək-damar xəstəliyi) qaz qarışığının kimyəvi reaksiyası vasitəsilə silikon lövhənin səthinə bərk təbəqənin çökdürülməsi prosesinə aiddir. Reaksiya şərtlərinə (təzyiq, öncü) görə atmosfer təzyiqinə bölünür.Ürək-damar xəstəliyi(APCVD), aşağı təzyiqÜrək-damar xəstəliyi(LPCVD), plazma ilə gücləndirilmiş ÜDX (PECVD), yüksək sıxlıqlı plazma ÜDX (HDPCVD) və atom təbəqəsi çökməsi (ALD).
LPCVD: LPCVD daha yaxşı pillə örtük qabiliyyətinə, yaxşı tərkib və quruluş nəzarətinə, yüksək çökmə sürətinə və çıxışına malikdir və hissəcik çirklənməsi mənbəyini xeyli azaldır. Reaksiyanı qorumaq üçün istilik mənbəyi kimi istilik avadanlığına etibar etmək, temperatur nəzarəti və qaz təzyiqi çox vacibdir. TopCon hüceyrələrinin Poli təbəqə istehsalında geniş istifadə olunur.
PECVD: PECVD, nazik təbəqə çökdürmə prosesinin aşağı temperaturuna (450 dərəcədən az) nail olmaq üçün radiotezlik induksiyası ilə yaradılan plazmaya əsaslanır. Aşağı temperatur çökdürmə onun əsas üstünlüyüdür və bununla da enerjiyə qənaət edir, xərcləri azaldır, istehsal gücünü artırır və yüksək temperaturun yaratdığı silikon lövhələrdə azlıq daşıyıcılarının ömürlük parçalanmasını azaldır. PERC, TOPCON və HJT kimi müxtəlif hüceyrələrin proseslərinə tətbiq oluna bilər.
ALD: Yaxşı film vahidliyi, sıx və dəliksiz, yaxşı pillə örtük xüsusiyyətləri, aşağı temperaturda (otaq temperaturu-400℃) həyata keçirilə bilər, film qalınlığını sadə və dəqiq şəkildə idarə edə bilər, müxtəlif formalı substratlara geniş tətbiq olunur və reaktiv axınının vahidliyini idarə etməyə ehtiyac yoxdur. Lakin dezavantajı film əmələ gəlmə sürətinin yavaş olmasıdır. Məsələn, nanostrukturlu izolyatorlar (Al2O3/TiO2) və nazik filmli elektroluminesans displeylər (TFEL) istehsal etmək üçün istifadə olunan sink sulfid (ZnS) işıq yayan təbəqəsi.
Atom təbəqəsinin çökdürülməsi (ALD), substratın səthində təbəqə-təbəqə tək bir atom təbəqəsi şəklində nazik bir təbəqə əmələ gətirən vakuum örtük prosesidir. Hələ 1974-cü ildə Finlandiya material fizikası Tuomo Suntola bu texnologiyanı inkişaf etdirmiş və 1 milyon avroluq Minilliyin Texnologiya Mükafatını qazanmışdır. ALD texnologiyası əvvəlcə düz panelli elektrolüminesans displeylər üçün istifadə olunurdu, lakin geniş istifadə edilməmişdir. ALD texnologiyası yalnız 21-ci əsrin əvvəllərinə qədər yarımkeçirici sənayesi tərəfindən qəbul edilməyə başlandı. Ənənəvi silikon oksidini əvəz etmək üçün ultra nazik yüksək dielektrik materiallar istehsal etməklə, sahə effekti tranzistorlarının xətt eninin azalması nəticəsində yaranan sızma cərəyanı problemini uğurla həll etdi və Mur Qanununun daha kiçik xətt enlərinə doğru daha da inkişaf etməsinə səbəb oldu. Dr. Tuomo Suntola bir dəfə demişdi ki, ALD komponentlərin inteqrasiya sıxlığını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər.
İctimai məlumatlar göstərir ki, ALD texnologiyası 1974-cü ildə Finlandiyada PICOSUN-dan Dr. Tuomo Suntola tərəfindən icad edilib və xaricdə sənayeləşdirilib, məsələn, Intel tərəfindən hazırlanmış 45/32 nanometrlik çipdəki yüksək dielektrik təbəqə. Çində ölkəm ALD texnologiyasını xarici ölkələrdən 30 ildən çox gec tətbiq edib. 2010-cu ilin oktyabr ayında Finlandiyada PICOSUN və Fudan Universiteti ilk dəfə olaraq Çinə ALD texnologiyasını təqdim edərək ilk yerli ALD akademik mübadilə görüşünə ev sahibliyi ediblər.
Ənənəvi kimyəvi buxar çöküntüsü ilə müqayisədə (Ürək-damar xəstəliyi) və fiziki buxar çöküntüsü (PVD) ilə yanaşı, ALD-nin üstünlükləri əla üçölçülü konformallıq, geniş sahəli film vahidliyi və dəqiq qalınlığa nəzarətdir ki, bunlar da mürəkkəb səth formalarında və yüksək aspekt nisbəti strukturlarında ultra nazik filmlər yetişdirmək üçün uyğundur.
—Məlumat mənbəyi: Tsinghua Universitetinin mikro-nano emal platforması—
Murdan sonrakı dövrdə lövhə istehsalının mürəkkəbliyi və proses həcmi xeyli yaxşılaşmışdır. Məntiq çiplərini nümunə götürsək, 45 nm-dən aşağı prosesləri olan istehsal xətlərinin, xüsusən də 28 nm və daha aşağı prosesləri olan istehsal xətlərinin sayının artması ilə örtük qalınlığı və dəqiqlik nəzarəti tələbləri daha yüksəkdir. Çoxlu ekspozisiya texnologiyasının tətbiqindən sonra tələb olunan ALD proses addımlarının və avadanlıqlarının sayı əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır; yaddaş çipləri sahəsində əsas istehsal prosesi 2D NAND-dan 3D NAND strukturuna keçmiş, daxili təbəqələrin sayı artmağa davam etmiş və komponentlər tədricən yüksək sıxlıqlı, yüksək aspekt nisbəti strukturları təqdim etmiş və ALD-nin mühüm rolu ortaya çıxmağa başlamışdır. Yarımkeçiricilərin gələcək inkişafı baxımından ALD texnologiyası Murdan sonrakı dövrdə getdikcə daha vacib rol oynayacaq.
Məsələn, ALD, mürəkkəb 3D yığılmış strukturların (məsələn, 3D-NAND) örtük və film performansı tələblərinə cavab verə bilən yeganə çökdürmə texnologiyasıdır. Bunu aşağıdakı şəkildə aydın görmək olar. CVD A-da (mavi) çökdürülmüş film, strukturun aşağı hissəsini tamamilə örtmür; örtük əldə etmək üçün CVD-də (CVD B) bəzi proses tənzimləmələri edilsə belə, alt sahənin film performansı və kimyəvi tərkibi çox zəifdir (şəkildəki ağ sahə); əksinə, ALD texnologiyasının istifadəsi tam film örtüyünü göstərir və strukturun bütün sahələrində yüksək keyfiyyətli və vahid film xüsusiyyətləri əldə edilir.
—-Şəkil ALD texnologiyasının Ürək-Dövlət Xəstəliyi ilə müqayisədə üstünlükləri (Mənbə: ASM)—-
Qısa müddətdə CVD hələ də ən böyük bazar payını tutsa da, ALD lövhə fabriki avadanlığı bazarının ən sürətlə böyüyən hissələrindən birinə çevrilib. Böyük böyümə potensialına və çip istehsalında əsas rola malik bu ALD bazarında ASM ALD avadanlığı sahəsində aparıcı şirkətdir.
Yazı vaxtı: 12 iyun 2024