Õhukese kile sadestamine on pooljuhi põhimaterjalile kilekihi pealekandmine. See kile võib olla valmistatud erinevatest materjalidest, näiteks isoleerivast ränidioksiidist, pooljuhtpolükristallilise ränidioksiidist, metallist vasest jne. Katmiseks kasutatavat seadet nimetatakse õhukese kile sadestamise seadmeks.
Pooljuhtkiibi tootmisprotsessi seisukohast asub see esiotsa protsessis.
Õhukese kile valmistamise protsessi saab kile moodustamise meetodi järgi jagada kahte kategooriasse: füüsikaline aurustamine (PVD) ja keemiline aurustamine.(südame-veresoonkonna haigus), mille hulgas moodustavad suurema osa CVD-protsessiseadmed.
Füüsikaline aurustamine-sadestamine (PVD) viitab materjali pinna aurustamisele ja aluspinnale sadestamisele madalrõhugaasi/plasma abil, sealhulgas aurustamine, pihustamine, ioonkiir jne;
Keemiline aurustamine (Südame-veresoonkonna haigus) viitab protsessile, mille käigus sadestatakse räniplaadi pinnale gaasisegu keemilise reaktsiooni teel tahke kile. Reaktsioonitingimuste (rõhk, lähteaine) järgi jaotatakse see atmosfäärirõhuksSüdame-veresoonkonna haigus(APCVD), madalrõhkkondSüdame-veresoonkonna haigus(LPCVD), plasmaga võimendatud CVD (PECVD), suure tihedusega plasma CVD (HDPCVD) ja aatomkihtsadestamine (ALD).
LPCVD: LPCVD-l on parem astmelise katmise võime, hea koostise ja struktuuri kontroll, kõrge sadestumiskiirus ja -võimsus ning see vähendab oluliselt osakeste saasteallikat. Reaktsiooni säilitamiseks on kütteseadmete kasutamine soojusallikana väga oluline, temperatuuri ja gaasirõhu reguleerimine on väga olulised. Kasutatakse laialdaselt TopCon-elementide polükihi tootmisel.
PECVD: PECVD meetod tugineb raadiosagedusliku induktsiooni teel tekitatud plasmale, et saavutada õhukese kile sadestamise protsessis madal temperatuur (alla 450 kraadi). Madala temperatuuriga sadestamine on selle peamine eelis, mis säästab energiat, vähendab kulusid, suurendab tootmisvõimsust ja vähendab räniplaatides olevate vähemuslaengukandjate eluea lagunemist, mis on põhjustatud kõrgest temperatuurist. Seda saab rakendada mitmesuguste elementide, näiteks PERC, TOPCON ja HJT, protsessides.
ALD: Hea kile ühtlus, tihe ja aukudeta, head astmelise katvuse omadused, teostatav madalal temperatuuril (toatemperatuuril -400 ℃), kile paksust saab lihtsalt ja täpselt reguleerida, on laialdaselt kasutatav erineva kujuga aluspindadel ja ei vaja reagendi voolu ühtluse reguleerimist. Kuid puuduseks on aeglane kile moodustumise kiirus. Näiteks tsinksulfiidist (ZnS) valgust kiirgav kiht, mida kasutatakse nanostruktuuriliste isolaatorite (Al2O3/TiO2) ja õhukese kilega elektroluminestsentsekraanide (TFEL) tootmiseks.
Aatomkihtsadestamine (ALD) on vaakumkatmisprotsess, mille käigus moodustatakse aluspinna pinnale kiht kihi haaval ühe aatomkihi kujul õhuke kile. Juba 1974. aastal töötas Soome materjalifüüsik Tuomo Suntola selle tehnoloogia välja ja võitis miljoni euro suuruse aastatuhande tehnoloogiaauhinna. ALD-tehnoloogiat kasutati algselt lameekraaniliste elektroluminestsentsekraanide jaoks, kuid see ei leidnud laialdast kasutamist. Alles 21. sajandi alguses hakkas pooljuhtide tööstus ALD-tehnoloogiat kasutusele võtma. Traditsioonilise ränioksiidi asendamiseks üliõhukeste suure dielektrilise omadusega materjalide tootmisega lahendati edukalt väljatransistoride joone laiuse vähenemisest tingitud lekkevoolu probleem, mis ajendas Moore'i seadust edasi arenema väiksemate joone laiuste suunas. Dr Tuomo Suntola ütles kord, et ALD võib komponentide integreerimistihedust oluliselt suurendada.
Avalikud andmed näitavad, et ALD-tehnoloogia leiutas 1974. aastal Soomes PICOSUN-i dr Tuomo Suntola ning seda on industrialiseeritud välismaal, näiteks Inteli väljatöötatud 45/32 nanomeetrise kiibi kõrge dielektrilise kile abil. Hiinas võttis minu riik ALD-tehnoloogia kasutusele enam kui 30 aastat hiljem kui välisriigid. 2010. aasta oktoobris korraldasid Soome PICOSUN ja Fudani ülikool esimese kodumaise ALD akadeemilise vahetuse kohtumise, tutvustades ALD-tehnoloogiat esmakordselt Hiinale.
Võrreldes traditsioonilise keemilise aurustamise-sadestamisega (Südame-veresoonkonna haigus) ja füüsikalise aurustamise (PVD) meetodi puhul on ALD eelisteks suurepärane kolmemõõtmeline konformaalsus, suure pindalaga kile ühtlus ja täpne paksuse kontroll, mis sobivad üliõhukeste kilede kasvatamiseks keerukatele pinnakujudele ja suure kuvasuhtega struktuuridele.
—Andmeallikas: Tsinghua ülikooli mikro-nanotöötlusplatvorm—
Moore'i-järgsel ajastul on kiipide tootmise keerukus ja protsessimaht märkimisväärselt paranenud. Näiteks loogikakiipide puhul on alla 45 nm protsessidega tootmisliinide arvu suurenemisega, eriti 28 nm ja alla selle protsessidega tootmisliinide puhul, suurenenud katte paksuse ja täpsuskontrolli nõuded. Pärast mitmekordse särituse tehnoloogia kasutuselevõttu on ALD-protsessi etappide ja vajalike seadmete arv märkimisväärselt suurenenud; mälukiipide valdkonnas on peamine tootmisprotsess arenenud 2D NAND-struktuurilt 3D NAND-struktuurile, sisemiste kihtide arv on jätkuvalt suurenenud ning komponendid on järk-järgult esitanud suure tihedusega ja suure kuvasuhtega struktuure ning ALD oluline roll on hakanud esile kerkima. Pooljuhtide edasise arengu seisukohast mängib ALD-tehnoloogia Moore'i-järgsel ajastul üha olulisemat rolli.
Näiteks on ALD ainus sadestamistehnoloogia, mis suudab täita keerukate 3D-virnastatud struktuuride (näiteks 3D-NAND) katvuse ja kile jõudluse nõudeid. Seda on alloleval joonisel selgelt näha. CVD A-s (sinine) sadestatud kile ei kata täielikult struktuuri alumist osa; isegi kui CVD-s (CVD B) tehakse katvuse saavutamiseks mõningaid protsessi kohandusi, on alumise ala kile jõudlus ja keemiline koostis väga halb (joonisel valge ala); seevastu ALD-tehnoloogia kasutamine näitab täielikku kile katvust ning struktuuri kõigis piirkondades saavutatakse kvaliteetsed ja ühtlased kile omadused.
—-Pilt ALD-tehnoloogia eelised võrreldes CVD-ga (Allikas: ASM)—-
Kuigi lühiajaliselt on CVD-l endiselt suurim turuosa, on ALD-st saanud üks kiiremini kasvavaid osi kiipide tootmisseadmete turul. Sellel suure kasvupotentsiaaliga ja kiipide tootmises võtmerolli omaval ALD-turul on ASM ALD-seadmete valdkonna juhtiv ettevõte.
Postituse aeg: 12. juuni 2024