Тонкаплёнкавае нанясенне — гэта нанясенне пласта плёнкі на асноўны матэрыял паўправадніка. Гэтая плёнка можа быць выраблена з розных матэрыялаў, такіх як ізаляцыйны кампазіт дыяксіду крэмнію, паўправадніковага полікрэмнію, металічнай медзі і г.д. Абсталяванне, якое выкарыстоўваецца для нанясення пакрыцця, называецца абсталяваннем для тонкаплёнкавага нанясення.
З пункту гледжання працэсу вытворчасці паўправадніковых чыпаў, ён знаходзіцца ў працэсе пярэдняга канца.
Працэс падрыхтоўкі тонкай плёнкі можна падзяліць на дзве катэгорыі ў залежнасці ад метаду яе фарміравання: фізічнае асаджэнне з паравой фазы (PVD) і хімічнае асаджэнне з паравой фазы.(ССЗ), сярод якіх большая доля складае абсталяванне для працэсаў CVD.
Фізічнае асаджэнне з паравой фазы (ФАФ) азначае выпарэнне паверхні крыніцы матэрыялу і нанясенне на паверхню падкладкі з дапамогай газу/плазмы нізкага ціску, у тым ліку выпарэнне, распыленне, іённы пучок і г.д.;
Хімічнае асаджэнне з паравой фазы (ССЗ) адносіцца да працэсу нанясення цвёрдай плёнкі на паверхню крэмніевай пласціны шляхам хімічнай рэакцыі з газавай сумессю. У залежнасці ад умоў рэакцыі (ціск, папярэднік) ён падзяляецца на атмасферны ціскССЗ(APCVD), нізкі ціскССЗ(LPCVD), плазменна-ўзмоцненае CVD (PECVD), плазменна-ўзмоцненае CVD высокай шчыльнасці (HDPCVD) і атамна-слаёвае нанясенне (ALD).
LPCVD: LPCVD мае лепшую здольнасць пакрываць ступені, добры кантроль складу і структуры, высокую хуткасць і прадукцыйнасць адкладання, а таксама значна зніжае крыніцу забруджвання часціцамі. Выкарыстанне награвальнага абсталявання ў якасці крыніцы цяпла для падтрымання рэакцыі, кантроль тэмпературы і ціску газу вельмі важныя. Шырока выкарыстоўваецца ў вытворчасці поліслаёвых элементаў TopCon.
PECVD: PECVD выкарыстоўвае плазму, якая генеруецца радыёчастотнай індукцыяй, для дасягнення нізкай тэмпературы (менш за 450 градусаў) у працэсе нанясення тонкай плёнкі. Нізкая тэмпература нанясення з'яўляецца яго галоўнай перавагай, што дазваляе эканоміць энергію, зніжаць выдаткі, павялічваць вытворчыя магутнасці і памяншаць час распаду неасноўных носьбітаў зараду ў крэмніевых пласцінах, выкліканага высокай тэмпературай. Ён можа быць ужыты ў працэсах розных ячэек, такіх як PERC, TOPCON і HJT.
ALD: добрая аднастайнасць плёнкі, шчыльная і без адтулін, добрыя характарыстыкі пакрыцця ступеней, можа выконвацца пры нізкай тэмпературы (пакаёвая тэмпература -400℃), дазваляе проста і дакладна кантраляваць таўшчыню плёнкі, шырока ўжываецца да падкладак рознай формы і не патрабуе кантролю аднастайнасці патоку рэагентаў. Але недахопам з'яўляецца павольная хуткасць утварэння плёнкі. Напрыклад, святловыпрамяняльны пласт сульфіду цынку (ZnS) выкарыстоўваецца для стварэння нанаструктураваных ізалятараў (Al2O3/TiO2) і тонкаплёнкавых электралюмінесцэнтных дысплеяў (TFEL).
Атамнае пластовае нанясенне (ALD) — гэта працэс вакуумнага пакрыцця, які фарміруе тонкую плёнку на паверхні падложкі пласт за пластом у выглядзе аднаго атамнага пласта. Яшчэ ў 1974 годзе фінскі фізік-матэрыялазнаўца Туома Сунтола распрацаваў гэту тэхналогію і атрымаў прэмію «Тэхналогіі тысячагоддзя» ў памеры 1 мільёна еўра. Тэхналогія ALD першапачаткова выкарыстоўвалася для плоскіх электралюмінесцэнтных дысплеяў, але яна не атрымала шырокага распаўсюджвання. Толькі ў пачатку 21 стагоддзя тэхналогія ALD пачала ўкараняцца ў паўправадніковай прамысловасці. Вырабляючы ультратонкія высокадыэлектрычныя матэрыялы для замены традыцыйнага аксіду крэмнію, яна паспяхова вырашыла праблему току ўцечкі, выкліканую памяншэннем шырыні лініі палявых транзістараў, што прывяло да далейшага развіцця закона Мура ў бок меншай шырыні лініі. Доктар Туома Сунтола аднойчы сказаў, што ALD можа значна павялічыць шчыльнасць інтэграцыі кампанентаў.
Згодна з публічнымі дадзенымі, тэхналогія ALD была вынайдзена доктарам Туома Сунтолай з PICOSUN у Фінляндыі ў 1974 годзе і атрымала прамысловае ўкараненне за мяжой, напрыклад, высокадыэлектрычная плёнка ў 45/32-нанаметровым чыпе, распрацаваным Intel. У Кітаі мая краіна ўвяла тэхналогію ALD больш чым на 30 гадоў пазней, чым замежныя краіны. У кастрычніку 2010 года PICOSUN у Фінляндыі і Фуданскі ўніверсітэт правялі першую ўнутраную сустрэчу па акадэмічным абмене ALD, у выніку якой тэхналогія ALD упершыню была прадстаўлена Кітаю.
У параўнанні з традыцыйным хімічным асаджэннем з паравой фазы (ССЗ) і фізічнага асаджэння з паравой фазы (PVD), перавагамі ALD з'яўляюцца выдатная трохмерная канформнасць, аднастайнасць плёнкі вялікай плошчы і дакладны кантроль таўшчыні, што падыходзіць для вырошчвання ультратонкіх плёнак на складаных формах паверхняў і структурах з высокім суадносінамі бакоў.
—Крыніца дадзеных: Платформа мікра-нана апрацоўкі Універсітэта Цінхуа—
У постмураўскую эпоху значна палепшыліся складанасць і аб'ём працэсаў вытворчасці пласцін. У якасці прыкладу, калі ўзяць лагічныя мікрасхемы, то з павелічэннем колькасці вытворчых ліній з працэсамі ніжэй за 45 нм, асабліва вытворчых ліній з працэсамі 28 нм і ніжэй, патрабаванні да таўшчыні пакрыцця і дакладнасці кантролю павысіліся. Пасля ўкаранення тэхналогіі шматразовай экспазіцыі колькасць этапаў працэсу ALD і неабходнага абсталявання значна павялічылася; у галіне мікрасхем памяці асноўны вытворчы працэс перайшоў ад структуры 2D NAND да 3D NAND, колькасць унутраных слаёў працягвала павялічвацца, а кампаненты паступова набывалі структуры з высокай шчыльнасцю і высокім суадносінамі бакоў, і пачала праяўляцца важная роля ALD. З пункту гледжання будучага развіцця паўправаднікоў, тэхналогія ALD будзе гуляць усё больш важную ролю ў постмураўскую эпоху.
Напрыклад, ALD — адзіная тэхналогія нанясення плёнкі, якая можа задаволіць патрабаванні да пакрыцця і характарыстык плёнкі складаных трохмерных шматслаёвых структур (такіх як 3D-NAND). Гэта добра відаць на малюнку ніжэй. Плёнка, нанесеная метадам CVD A (сіні колер), не цалкам пакрывае ніжнюю частку структуры; нават калі ў CVD (CVD B) уносяцца некаторыя карэкціроўкі працэсу для дасягнення пакрыцця, характарыстыкі плёнкі і хімічны склад ніжняй зоны вельмі дрэнныя (белая зона на малюнку); наадварот, выкарыстанне тэхналогіі ALD дэманструе поўнае пакрыццё плёнкай, і высакаякасныя і аднастайныя ўласцівасці плёнкі дасягаюцца ва ўсіх зонах структуры.
—-Малюнак Перавагі тэхналогіі ALD у параўнанні з CVD (Крыніца: ASM)—-
Нягледзячы на тое, што ў кароткатэрміновай перспектыве CVD па-ранейшаму займае найбольшую долю рынку, ALD стала адным з самых хуткарослых сегментаў рынку абсталявання для вытворчасці пласцін. На гэтым рынку ALD з вялікім патэнцыялам росту і ключавой роляй у вытворчасці мікрасхем ASM з'яўляецца вядучай кампаніяй у галіне абсталявання ALD.
Час публікацыі: 12 чэрвеня 2024 г.