Film mehearen deposizioa erdieroalearen substratu nagusiaren gainean film geruza bat estaltzean datza. Film hau hainbat materialez egina egon daiteke, hala nola silizio dioxidozko konposatu isolatzailea, erdieroaleen polisilizioa, kobre metalikoa, etab. Estaldurarako erabiltzen den ekipamenduari film mehearen deposizio ekipamendua deritzo.
Erdieroale txipen fabrikazio prozesuaren ikuspegitik, aurrealdeko prozesuan kokatzen da.
Film meheen prestaketa prozesua bi kategoriatan bana daiteke, filma sortzeko metodoaren arabera: lurrun-metaketa fisikoa (PVD) eta lurrun-metaketa kimikoa(GKB), eta horien artean CVD prozesuko ekipoek proportzio handiagoa dute.
Lurrun-deposizio fisikoak (PVD) iturri materialaren gainazalaren lurruntzea eta substratuaren gainazalean presio baxuko gas/plasmaren bidez deposizioa adierazten du, lurrunketa, sputtering-a, ioi-sorta eta abar barne;
Lurrun-deposizio kimikoa (GBE) gas nahaste baten erreakzio kimiko baten bidez siliziozko oblearen gainazalean film solido bat metatzeko prozesuari egiten dio erreferentzia. Erreakzio-baldintzen arabera (presioa, aitzindaria), presio atmosferikoan banatzen daGBE(APCVD), presio baxuaGBE(LPCVD), plasma hobetutako CVD (PECVD), dentsitate handiko plasma CVD (HDPCVD) eta geruza atomikoaren deposizioa (ALD).
LPCVD: LPCVD-k urratsak estaltzeko gaitasun hobea du, konposizio eta egitura kontrol ona, deposizio-tasa eta -irteera handia, eta partikula-kutsaduraren iturria asko murrizten du. Berokuntza-ekipoak bero-iturri gisa erabiltzea erreakzioa mantentzeko, tenperaturaren kontrola eta gas-presioa oso garrantzitsuak dira. Oso erabilia da TopCon zelulen poli-geruza fabrikazioan.
PECVD: PECVD-k irrati-maiztasuneko indukzioz sortutako plasman oinarritzen da film meheen deposizio-prozesuaren tenperatura baxua (450 gradu baino gutxiago) lortzeko. Tenperatura baxuko deposizioa da bere abantaila nagusia, horrela energia aurrezten baitu, kostuak murrizten baititu, ekoizpen-ahalmena handitzen baitu eta siliziozko obleetan tenperatura altuak eragindako gutxiengo-eramaileen bizitza-desintegrazioa murrizten baitu. Hainbat zelularen prozesuetan aplika daiteke, hala nola PERC, TOPCON eta HJT.
ALD: Filmaren uniformetasun ona, trinkoa eta zulorik gabekoa, urrats-estaldura ezaugarri onak, tenperatura baxuan egin daiteke (giro-tenperatura -400 ℃), filmaren lodiera modu erraz eta zehatzean kontrola dezake, forma desberdinetako substratuetan aplikagarria da, eta ez du erreaktiboen fluxuaren uniformetasuna kontrolatu beharrik. Baina desabantaila da filmaren eraketa-abiadura motela dela. Adibidez, nanoegituratutako isolatzaileak (Al2O3/TiO2) eta film meheko pantaila elektrolumineszenteak (TFEL) ekoizteko erabiltzen den zink sulfuro (ZnS) argi-igorle geruza.
Geruza atomikoen deposizioa (ALD) hutsean estaltzeko prozesu bat da, substratu baten gainazalean geruzaz geruza film mehe bat sortzen duena, geruza atomiko bakar baten moduan. 1974an, Tuomo Suntola materialen fisikari finlandiarrak garatu zuen teknologia hau eta milioi bat euroko Millennium Technology Award saria irabazi zuen. ALD teknologia hasiera batean pantaila elektrolumineszente lauetarako erabili zen, baina ez zen oso erabilia izan. XXI. mendearen hasiera arte ez zen hasi ALD teknologia erdieroaleen industriak hartzen. Silizio oxido tradizionala ordezkatzeko material dielektriko ultra-meheak fabrikatuz, eremu-efektuko transistoreen lerro-zabalera murrizteak eragindako ihes-korrontearen arazoa konpondu zuen, eta horrek Moore-ren legea lerro-zabalera txikiagoetarantz garatzera bultzatu zuen. Tuomo Suntola doktoreak behin esan zuen ALD-k osagaien integrazio-dentsitatea nabarmen handitu dezakeela.
Datu publikoek erakusten dute ALD teknologia Tuomo Suntola doktoreak asmatu zuela PICOSUNeko Finlandian 1974an eta atzerrian industrializatu dela, Intelek garatutako 45/32 nanometroko txipean dagoen dielektriko handiko filma bezala. Txinan, nire herrialdeak ALD teknologia atzerriko herrialdeek baino 30 urte baino gehiago beranduago aurkeztu zuen. 2010eko urrian, Finlandiako PICOSUNek eta Fudan Unibertsitateak lehenengo ALD truke akademikoaren bilera antolatu zuten, ALD teknologia Txinan lehen aldiz aurkeztuz.
Lurrun-deposizio kimiko tradizionalarekin alderatuta (GBE) eta lurrun-deposizio fisikoa (PVD), ALDren abantailak hiru dimentsioko konformatasun bikaina, azalera handiko filmaren uniformetasuna eta lodieraren kontrol zehatza dira, eta horiek egokiak dira gainazal konplexuetan eta alderdi-erlazio handiko egituretan film ultrameheak hazteko.
—Datuen iturria: Tsinghua Unibertsitateko mikro-nano prozesatzeko plataforma—
Moore osteko aroan, obleen fabrikazioaren konplexutasuna eta prozesu-bolumena asko hobetu dira. Txip logikoak adibide gisa hartuta, 45nm-tik beherako prozesuak dituzten ekoizpen-lerroen kopurua handitu ahala, batez ere 28nm eta hortik beherako prozesuak dituzten ekoizpen-lerroak, estalduraren lodieraren eta zehaztasun-kontrolaren eskakizunak handiagoak dira. Esposizio anitzeko teknologia sartu ondoren, ALD prozesuaren urratsen eta beharrezko ekipamenduen kopurua nabarmen handitu da; memoria-txipen arloan, fabrikazio-prozesu nagusia 2D NAND egituratik 3D NAND egiturara eboluzionatu da, barne-geruzen kopurua handitzen jarraitu du, eta osagaiek pixkanaka dentsitate handiko eta alderdi-erlazio handiko egiturak aurkeztu dituzte, eta ALDren garrantzia agertzen hasi da. Erdieroaleen etorkizuneko garapenaren ikuspegitik, ALD teknologiak gero eta garrantzi handiagoa izango du Moore osteko aroan.
Adibidez, ALD da 3D egitura konplexu pilatuen (adibidez, 3D-NAND) estaldura eta filmaren errendimendu eskakizunak bete ditzakeen metatze-teknologia bakarra. Hori argi ikus daiteke beheko irudian. CVD A-n (urdina) metatutako filmak ez du egituraren beheko aldea guztiz estaltzen; estaldura lortzeko prozesuaren doikuntza batzuk egin arren CVD-n (CVD B), beheko eremuaren filmaren errendimendua eta konposizio kimikoa oso eskasak dira (irudiko eremu zuria); aldiz, ALD teknologiaren erabilerak filmaren estaldura osoa erakusten du, eta kalitate handiko eta filmaren propietate uniformeak lortzen dira egituraren eremu guztietan.
—-Irudia ALD teknologiaren abantailak CVDrekin alderatuta (Iturria: ASM)—-
Epe laburrean CVD-k merkatu-kuota handiena hartzen badu ere, ALD wafer fabrikazio ekipoen merkatuan hazten ari den atal azkarrenetako bat bihurtu da. Hazkunde potentzial handia eta txipen fabrikazioan funtsezko zeregina duen ALD merkatu honetan, ASM ALD ekipoen arloko enpresa liderra da.
Argitaratze data: 2024ko ekainaren 12a