पतली फिल्म निक्षेपण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें अर्धचालक के मुख्य आधार पदार्थ पर फिल्म की एक परत चढ़ाई जाती है। यह फिल्म विभिन्न पदार्थों से बनी हो सकती है, जैसे कि इन्सुलेटिंग यौगिक सिलिकॉन डाइऑक्साइड, अर्धचालक पॉलीसिलिकॉन, धातु तांबा आदि। इस प्रक्रिया में प्रयुक्त उपकरण को पतली फिल्म निक्षेपण उपकरण कहा जाता है।
सेमीकंडक्टर चिप निर्माण प्रक्रिया के परिप्रेक्ष्य से, यह फ्रंट-एंड प्रक्रिया में स्थित है।
पतली फिल्म निर्माण प्रक्रिया को फिल्म निर्माण विधि के आधार पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: भौतिक वाष्प निक्षेपण (पीवीडी) और रासायनिक वाष्प निक्षेपण।(सीवीडी)जिनमें सीवीडी प्रक्रिया उपकरण का अनुपात अधिक है।
भौतिक वाष्प निक्षेपण (पीवीडी) से तात्पर्य कम दबाव वाली गैस/प्लाज्मा के माध्यम से सामग्री स्रोत की सतह के वाष्पीकरण और सब्सट्रेट की सतह पर निक्षेपण से है, जिसमें वाष्पीकरण, स्पटरिंग, आयन बीम आदि शामिल हैं;
रासायनिक वाष्प निक्षेपण (सीवीडीसिलिकॉन वेफर की सतह पर गैस मिश्रण की रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से ठोस फिल्म जमा करने की प्रक्रिया को 'परीक्षा' कहा जाता है। प्रतिक्रिया की स्थितियों (दबाव, पूर्ववर्ती पदार्थ) के आधार पर, इसे वायुमंडलीय दबाव में विभाजित किया जाता है।सीवीडी(एपीसीवीडी), कम दबावसीवीडी(एलपीसीवीडी), प्लाज्मा एन्हांस्ड सीवीडी (पीईसीवीडी), हाई डेंसिटी प्लाज्मा सीवीडी (एचडीपीसीवीडी) और एटॉमिक लेयर डिपोजिशन (एएलडी)।
एलपीसीवीडी: एलपीसीवीडी में बेहतर स्टेप कवरेज क्षमता, संरचना और बनावट पर अच्छा नियंत्रण, उच्च जमाव दर और उत्पादन होता है, और कण प्रदूषण के स्रोत को काफी हद तक कम करता है। अभिक्रिया को बनाए रखने के लिए ताप उपकरण को ऊष्मा स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है, इसलिए तापमान नियंत्रण और गैस दबाव अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। टॉपकॉन सेल के पॉली लेयर निर्माण में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
PECVD: PECVD पतली फिल्म जमाव प्रक्रिया में कम तापमान (450 डिग्री से कम) प्राप्त करने के लिए रेडियो फ्रीक्वेंसी इंडक्शन द्वारा उत्पन्न प्लाज्मा पर निर्भर करता है। कम तापमान पर जमाव इसका मुख्य लाभ है, जिससे ऊर्जा की बचत होती है, लागत कम होती है, उत्पादन क्षमता बढ़ती है और उच्च तापमान के कारण सिलिकॉन वेफर्स में अल्पसंख्यक वाहकों के जीवनकाल क्षय में कमी आती है। इसे PERC, TOPCON और HJT जैसी विभिन्न सेल प्रक्रियाओं में लागू किया जा सकता है।
ALD: इसमें फिल्म की एकरूपता अच्छी होती है, यह सघन और छिद्ररहित होती है, इसमें स्टेप कवरेज की अच्छी विशेषताएं होती हैं, इसे कम तापमान (कमरे के तापमान से 400℃ तक) पर किया जा सकता है, फिल्म की मोटाई को आसानी से और सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, यह विभिन्न आकृतियों के सब्सट्रेट पर व्यापक रूप से लागू होती है, और इसमें अभिकारक प्रवाह की एकरूपता को नियंत्रित करने की आवश्यकता नहीं होती है। लेकिन इसकी एक कमी यह है कि फिल्म निर्माण की गति धीमी होती है। उदाहरण के लिए, नैनोस्ट्रक्चर्ड इंसुलेटर (Al2O3/TiO2) और थिन-फिल्म इलेक्ट्रो-ल्यूमिनेसेंट डिस्प्ले (TFEL) के उत्पादन में उपयोग की जाने वाली जिंक सल्फाइड (ZnS) प्रकाश-उत्सर्जक परत।
एटॉमिक लेयर डिपोजिशन (ALD) एक वैक्यूम कोटिंग प्रक्रिया है जो सब्सट्रेट की सतह पर परत दर परत एक पतली फिल्म बनाती है, जो एकल परमाणु परत के रूप में होती है। सन् 1974 में, फिनलैंड के भौतिक विज्ञानी टुओमो सुनतोला ने इस तकनीक को विकसित किया और 10 लाख यूरो का मिलेनियम टेक्नोलॉजी अवार्ड जीता। ALD तकनीक का उपयोग मूल रूप से फ्लैट-पैनल इलेक्ट्रो-ल्यूमिनेसेंट डिस्प्ले के लिए किया जाता था, लेकिन इसका व्यापक उपयोग नहीं हुआ। 21वीं सदी की शुरुआत तक ALD तकनीक को सेमीकंडक्टर उद्योग द्वारा अपनाया जाना शुरू नहीं हुआ था। पारंपरिक सिलिकॉन ऑक्साइड के स्थान पर अति-पतली उच्च-डाइइलेक्ट्रिक सामग्री का निर्माण करके, इसने फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर की लाइन चौड़ाई में कमी के कारण होने वाली लीकेज करंट की समस्या को सफलतापूर्वक हल किया, जिससे मूर के नियम को और छोटी लाइन चौड़ाई की ओर विकसित होने की प्रेरणा मिली। डॉ. टुओमो सुनतोला ने एक बार कहा था कि ALD घटकों के एकीकरण घनत्व को काफी हद तक बढ़ा सकता है।
सार्वजनिक आंकड़ों से पता चलता है कि एएलडी तकनीक का आविष्कार फिनलैंड के पिकोसून के डॉ. तुओमो सुनतोला ने 1974 में किया था और इंटेल द्वारा विकसित 45/32 नैनोमीटर चिप में उच्च परावैद्युत फिल्म जैसे उदाहरणों के साथ इसका विदेशों में औद्योगीकरण हो चुका है। चीन में, एएलडी तकनीक को विदेशी देशों की तुलना में 30 वर्ष से अधिक समय बाद अपनाया गया। अक्टूबर 2010 में, फिनलैंड के पिकोसून और फुदान विश्वविद्यालय ने पहली बार घरेलू एएलडी अकादमिक आदान-प्रदान सम्मेलन की मेजबानी की, जिसके माध्यम से चीन में एएलडी तकनीक का पहली बार परिचय कराया गया।
परंपरागत रासायनिक वाष्प निक्षेपण की तुलना में (सीवीडीएएलडी के फायदों में उत्कृष्ट त्रि-आयामी अनुरूपता, बड़े क्षेत्र में फिल्म की एकरूपता और सटीक मोटाई नियंत्रण शामिल हैं, जो जटिल सतह आकृतियों और उच्च पहलू अनुपात संरचनाओं पर अति-पतली फिल्मों को विकसित करने के लिए उपयुक्त हैं।
—डेटा स्रोत: सिंघुआ विश्वविद्यालय का माइक्रो-नैनो प्रोसेसिंग प्लेटफॉर्म—
मूर युग के बाद, वेफर निर्माण की जटिलता और प्रक्रिया की मात्रा में काफी सुधार हुआ है। लॉजिक चिप्स को उदाहरण के तौर पर लें, तो 45nm से कम प्रक्रिया वाली उत्पादन लाइनों की संख्या में वृद्धि के साथ, विशेष रूप से 28nm और उससे कम प्रक्रिया वाली उत्पादन लाइनों में, कोटिंग की मोटाई और सटीक नियंत्रण की आवश्यकताएं बढ़ गई हैं। मल्टीपल एक्सपोजर तकनीक के आने के बाद, ALD प्रक्रिया के चरणों और आवश्यक उपकरणों की संख्या में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है; मेमोरी चिप्स के क्षेत्र में, मुख्य निर्माण प्रक्रिया 2D NAND से 3D NAND संरचना में विकसित हुई है, आंतरिक परतों की संख्या लगातार बढ़ रही है, और घटकों में धीरे-धीरे उच्च घनत्व और उच्च पहलू अनुपात वाली संरचनाएं दिखाई देने लगी हैं, जिससे ALD की महत्वपूर्ण भूमिका उभरने लगी है। अर्धचालकों के भविष्य के विकास के परिप्रेक्ष्य में, मूर युग के बाद ALD तकनीक की भूमिका और भी महत्वपूर्ण होती जाएगी।
उदाहरण के लिए, एएलडी एकमात्र ऐसी डिपोजिशन तकनीक है जो जटिल 3डी स्टैक्ड संरचनाओं (जैसे 3डी-एनएएनडी) की कवरेज और फिल्म प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है। यह नीचे दिए गए चित्र में स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है। सीवीडी ए (नीला) में जमा की गई फिल्म संरचना के निचले हिस्से को पूरी तरह से कवर नहीं करती है; कवरेज प्राप्त करने के लिए सीवीडी (सीवीडी बी) में कुछ प्रक्रियागत समायोजन करने पर भी, निचले क्षेत्र (चित्र में सफेद क्षेत्र) की फिल्म का प्रदर्शन और रासायनिक संरचना बहुत खराब होती है; इसके विपरीत, एएलडी तकनीक के उपयोग से फिल्म की पूर्ण कवरेज दिखाई देती है, और संरचना के सभी क्षेत्रों में उच्च गुणवत्ता और एकसमान फिल्म गुण प्राप्त होते हैं।
—सीवीडी की तुलना में एएलडी तकनीक के फायदे दर्शाने वाला चित्र (स्रोत: एएसएम)—
हालांकि अल्पावधि में सीवीडी का बाजार में सबसे बड़ा हिस्सा है, लेकिन एएलडी वेफर फैब्रिकेशन उपकरण बाजार के सबसे तेजी से बढ़ते क्षेत्रों में से एक बन गया है। अपार विकास क्षमता वाले और चिप निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने वाले इस एएलडी बाजार में, एएसएम एएलडी उपकरण के क्षेत्र में एक अग्रणी कंपनी है।
पोस्ट करने का समय: 12 जून 2024