થિન ફિલ્મ ડિપોઝિશન એટલે સેમિકન્ડક્ટરના મુખ્ય સબસ્ટ્રેટ મટિરિયલ પર ફિલ્મનો એક સ્તર કોટ કરવો. આ ફિલ્મ વિવિધ સામગ્રીઓથી બનાવી શકાય છે, જેમ કે ઇન્સ્યુલેટીંગ કમ્પાઉન્ડ સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ, સેમિકન્ડક્ટર પોલિસિલિકોન, મેટલ કોપર, વગેરે. કોટિંગ માટે વપરાતા સાધનોને થિન ફિલ્મ ડિપોઝિશન ઇક્વિપમેન્ટ કહેવામાં આવે છે.
સેમિકન્ડક્ટર ચિપ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાના દ્રષ્ટિકોણથી, તે ફ્રન્ટ-એન્ડ પ્રક્રિયામાં સ્થિત છે.
પાતળી ફિલ્મ બનાવવાની પ્રક્રિયાને તેની ફિલ્મ બનાવવાની પદ્ધતિ અનુસાર બે શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ભૌતિક વરાળ નિક્ષેપ (PVD) અને રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ.(સીવીડી), જેમાંથી CVD પ્રક્રિયા સાધનોનો હિસ્સો વધુ છે.
ભૌતિક વરાળ નિક્ષેપ (PVD) એ સામગ્રીના સ્ત્રોતની સપાટીના બાષ્પીભવન અને સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર ઓછા દબાણવાળા ગેસ/પ્લાઝ્મા દ્વારા નિક્ષેપનો ઉલ્લેખ કરે છે, જેમાં બાષ્પીભવન, સ્પટરિંગ, આયન બીમ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે;
રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ (સીવીડી) ગેસ મિશ્રણની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દ્વારા સિલિકોન વેફરની સપાટી પર ઘન ફિલ્મ જમા કરવાની પ્રક્રિયાનો ઉલ્લેખ કરે છે. પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓ (દબાણ, પુરોગામી) અનુસાર, તેને વાતાવરણીય દબાણમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.સીવીડી(APCVD), ઓછું દબાણસીવીડી(LPCVD), પ્લાઝ્મા એન્હાન્સ્ડ CVD (PECVD), હાઇ ડેન્સિટી પ્લાઝ્મા CVD (HDPCVD) અને એટોમિક લેયર ડિપોઝિશન (ALD).
LPCVD: LPCVD માં વધુ સારી સ્ટેપ કવરેજ ક્ષમતા, સારી રચના અને માળખું નિયંત્રણ, ઉચ્ચ ડિપોઝિશન રેટ અને આઉટપુટ છે, અને કણોના પ્રદૂષણના સ્ત્રોતને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. પ્રતિક્રિયા જાળવવા માટે ગરમીના સ્ત્રોત તરીકે ગરમીના સાધનો પર આધાર રાખવો, તાપમાન નિયંત્રણ અને ગેસ દબાણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. ટોપકોન કોષોના પોલી લેયર ઉત્પાદનમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
PECVD: PECVD પાતળા ફિલ્મ ડિપોઝિશન પ્રક્રિયાના નીચા તાપમાન (450 ડિગ્રી કરતા ઓછા) પ્રાપ્ત કરવા માટે રેડિયો ફ્રીક્વન્સી ઇન્ડક્શન દ્વારા ઉત્પન્ન થતા પ્લાઝ્મા પર આધાર રાખે છે. નીચા તાપમાન ડિપોઝિશન તેનો મુખ્ય ફાયદો છે, જેનાથી ઊર્જા બચત થાય છે, ખર્ચમાં ઘટાડો થાય છે, ઉત્પાદન ક્ષમતામાં વધારો થાય છે અને ઉચ્ચ તાપમાનને કારણે સિલિકોન વેફરમાં લઘુમતી વાહકોના જીવનકાળના સડોમાં ઘટાડો થાય છે. તે PERC, TOPCON અને HJT જેવા વિવિધ કોષોની પ્રક્રિયાઓમાં લાગુ કરી શકાય છે.
ALD: સારી ફિલ્મ એકરૂપતા, ગાઢ અને છિદ્રો વિના, સારી સ્ટેપ કવરેજ લાક્ષણિકતાઓ, નીચા તાપમાને (રૂમનું તાપમાન -400℃) કરી શકાય છે, ફિલ્મની જાડાઈને સરળ અને સચોટ રીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે, વિવિધ આકારોના સબસ્ટ્રેટ પર વ્યાપકપણે લાગુ પડે છે, અને રિએક્ટન્ટ પ્રવાહની એકરૂપતાને નિયંત્રિત કરવાની જરૂર નથી. પરંતુ ગેરલાભ એ છે કે ફિલ્મ નિર્માણ ગતિ ધીમી છે. જેમ કે ઝીંક સલ્ફાઇડ (ZnS) પ્રકાશ-ઉત્સર્જન સ્તર જેનો ઉપયોગ નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ ઇન્સ્યુલેટર (Al2O3/TiO2) અને પાતળા-ફિલ્મ ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્ટ ડિસ્પ્લે (TFEL) બનાવવા માટે થાય છે.
એટોમિક લેયર ડિપોઝિશન (ALD) એ એક વેક્યુમ કોટિંગ પ્રક્રિયા છે જે સબસ્ટ્રેટ લેયરની સપાટી પર એક જ એટોમિક લેયરના રૂપમાં એક સ્તર દ્વારા પાતળી ફિલ્મ બનાવે છે. 1974 ની શરૂઆતમાં, ફિનિશ મટીરીયલ ભૌતિકશાસ્ત્રી ટુઓમો સુન્ટોલાએ આ ટેકનોલોજી વિકસાવી અને 1 મિલિયન યુરો મિલેનિયમ ટેકનોલોજી એવોર્ડ જીત્યો. ALD ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ મૂળ રૂપે ફ્લેટ-પેનલ ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્ટ ડિસ્પ્લે માટે થતો હતો, પરંતુ તેનો વ્યાપક ઉપયોગ થતો ન હતો. 21મી સદીની શરૂઆત સુધી સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ દ્વારા ALD ટેકનોલોજી અપનાવવાનું શરૂ થયું ન હતું. પરંપરાગત સિલિકોન ઓક્સાઇડને બદલવા માટે અતિ-પાતળા ઉચ્ચ-ડાયલેક્ટ્રિક સામગ્રીનું ઉત્પાદન કરીને, તેણે ફિલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરની લાઇન પહોળાઈમાં ઘટાડાને કારણે થતી લિકેજ કરંટ સમસ્યાને સફળતાપૂર્વક હલ કરી, જેનાથી મૂરના કાયદાને નાની લાઇન પહોળાઈ તરફ વધુ વિકાસ કરવા માટે પ્રેરિત કરવામાં આવ્યા. ડૉ. ટુઓમો સુન્ટોલાએ એકવાર કહ્યું હતું કે ALD ઘટકોની એકીકરણ ઘનતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકે છે.
જાહેર માહિતી દર્શાવે છે કે ALD ટેકનોલોજીની શોધ 1974 માં ફિનલેન્ડમાં PICOSUN ના ડૉ. તુઓમો સુન્ટોલાએ કરી હતી અને વિદેશમાં તેનું ઔદ્યોગિકીકરણ થયું છે, જેમ કે ઇન્ટેલ દ્વારા વિકસિત 45/32 નેનોમીટર ચિપમાં ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક ફિલ્મ. ચીનમાં, મારા દેશમાં વિદેશી દેશો કરતાં 30 વર્ષ કરતાં વધુ સમય પછી ALD ટેકનોલોજી રજૂ કરવામાં આવી. ઓક્ટોબર 2010 માં, ફિનલેન્ડમાં PICOSUN અને ફુદાન યુનિવર્સિટીએ પ્રથમ સ્થાનિક ALD શૈક્ષણિક વિનિમય બેઠકનું આયોજન કર્યું, જેમાં પ્રથમ વખત ચીનમાં ALD ટેકનોલોજી રજૂ કરવામાં આવી.
પરંપરાગત રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ સાથે સરખામણી (સીવીડી) અને ભૌતિક વરાળ નિક્ષેપન (PVD), ALD ના ફાયદા ઉત્તમ ત્રિ-પરિમાણીય સુસંગતતા, મોટા-ક્ષેત્ર ફિલ્મ એકરૂપતા અને ચોક્કસ જાડાઈ નિયંત્રણ છે, જે જટિલ સપાટીના આકાર અને ઉચ્ચ પાસા ગુણોત્તર માળખા પર અતિ-પાતળી ફિલ્મો ઉગાડવા માટે યોગ્ય છે.
—ડેટા સ્ત્રોત: સિંઘુઆ યુનિવર્સિટીનું માઇક્રો-નેનો પ્રોસેસિંગ પ્લેટફોર્મ—
મૂર પછીના યુગમાં, વેફર ઉત્પાદનની જટિલતા અને પ્રક્રિયાના જથ્થામાં ઘણો સુધારો થયો છે. ઉદાહરણ તરીકે લોજિક ચિપ્સ લેતા, 45nm થી ઓછી પ્રક્રિયાઓ ધરાવતી ઉત્પાદન લાઇનોની સંખ્યામાં વધારો થવાથી, ખાસ કરીને 28nm અને તેથી ઓછી પ્રક્રિયાઓ ધરાવતી ઉત્પાદન લાઇનો સાથે, કોટિંગ જાડાઈ અને ચોકસાઇ નિયંત્રણ માટેની આવશ્યકતાઓ વધુ છે. બહુવિધ એક્સપોઝર ટેકનોલોજીની રજૂઆત પછી, જરૂરી ALD પ્રક્રિયા પગલાં અને સાધનોની સંખ્યામાં નોંધપાત્ર વધારો થયો છે; મેમરી ચિપ્સના ક્ષેત્રમાં, મુખ્ય પ્રવાહની ઉત્પાદન પ્રક્રિયા 2D NAND થી 3D NAND માળખામાં વિકસિત થઈ છે, આંતરિક સ્તરોની સંખ્યામાં વધારો થતો રહ્યો છે, અને ઘટકોએ ધીમે ધીમે ઉચ્ચ-ઘનતા, ઉચ્ચ પાસા ગુણોત્તર માળખાં રજૂ કર્યા છે, અને ALD ની મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ઉભરી આવવા લાગી છે. સેમિકન્ડક્ટર્સના ભાવિ વિકાસના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, ALD ટેકનોલોજી મૂર પછીના યુગમાં વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવશે.
ઉદાહરણ તરીકે, ALD એ એકમાત્ર ડિપોઝિશન ટેકનોલોજી છે જે જટિલ 3D સ્ટેક્ડ સ્ટ્રક્ચર્સ (જેમ કે 3D-NAND) ની કવરેજ અને ફિલ્મ પ્રદર્શન જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે. આ નીચેની આકૃતિમાં સ્પષ્ટ રીતે જોઈ શકાય છે. CVD A (વાદળી) માં જમા થયેલ ફિલ્મ સંપૂર્ણપણે માળખાના નીચેના ભાગને આવરી લેતી નથી; કવરેજ પ્રાપ્ત કરવા માટે CVD (CVD B) માં કેટલાક પ્રક્રિયા ગોઠવણો કરવામાં આવે તો પણ, ફિલ્મ પ્રદર્શન અને નીચેના વિસ્તારની રાસાયણિક રચના ખૂબ જ નબળી છે (આકૃતિમાં સફેદ વિસ્તાર); તેનાથી વિપરીત, ALD ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ સંપૂર્ણ ફિલ્મ કવરેજ દર્શાવે છે, અને માળખાના તમામ ક્ષેત્રોમાં ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા અને સમાન ફિલ્મ ગુણધર્મો પ્રાપ્ત થાય છે.
—-ચિત્ર CVD ની તુલનામાં ALD ટેકનોલોજીના ફાયદા (સ્ત્રોત: ASM)—-
ટૂંકા ગાળામાં CVD હજુ પણ સૌથી મોટો બજાર હિસ્સો ધરાવે છે, તેમ છતાં ALD વેફર ફેબ સાધનો બજારના સૌથી ઝડપથી વિકસતા ભાગોમાંનો એક બની ગયો છે. મોટી વૃદ્ધિની સંભાવના અને ચિપ ઉત્પાદનમાં મુખ્ય ભૂમિકા ધરાવતા આ ALD બજારમાં, ASM ALD સાધનોના ક્ષેત્રમાં એક અગ્રણી કંપની છે.
પોસ્ટ સમય: જૂન-૧૨-૨૦૨૪