Բարակ թաղանթային նստեցումը կիսահաղորդչի հիմնական հիմքի վրա թաղանթի շերտով պատելն է: Այս թաղանթը կարող է պատրաստված լինել տարբեր նյութերից, ինչպիսիք են՝ մեկուսիչ միացություն՝ սիլիցիումի երկօքսիդ, կիսահաղորդչային պոլիսիլիցիում, մետաղական պղինձ և այլն: Ծածկույթի համար օգտագործվող սարքավորումները կոչվում են բարակ թաղանթային նստեցման սարքավորումներ:
Կիսահաղորդչային չիպերի արտադրության գործընթացի տեսանկյունից այն գտնվում է առաջնային գործընթացում:
Բարակ թաղանթի պատրաստման գործընթացը կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ ըստ թաղանթագոյացման մեթոդի՝ ֆիզիկական գոլորշու նստեցում (PVD) և քիմիական գոլորշու նստեցում։(Սրտանոթային հիվանդություն), որոնց թվում ավելի մեծ մասնաբաժին են կազմում CVD պրոցեսային սարքավորումները։
Ֆիզիկական գոլորշու նստեցումը (ՖԳՆ) վերաբերում է նյութական աղբյուրի մակերեսի գոլորշիացմանը և հիմքի մակերեսին նստեցմանը ցածր ճնշման գազի/պլազմայի միջոցով, ներառյալ գոլորշիացումը, փոշիացումը, իոնային փունջը և այլն։
Քիմիական գոլորշիների նստեցում (Սրտանոթային հիվանդություն) վերաբերում է գազային խառնուրդի քիմիական ռեակցիայի միջոցով սիլիցիումային վաֆլի մակերեսին պինդ թաղանթի նստեցման գործընթացին։ Ռեակցիայի պայմանների (ճնշում, նախորդ նյութ) համաձայն՝ այն բաժանվում է մթնոլորտային ճնշմանՍրտանոթային հիվանդություն(APCVD), ցածր ճնշումՍրտանոթային հիվանդություն(LPCVD), պլազմայով ուժեղացված CVD (PECVD), բարձր խտության պլազմային CVD (HDPCVD) և ատոմային շերտային նստեցում (ALD):
LPCVD: LPCVD-ն ունի ավելի լավ աստիճանական ծածկույթի ունակություն, լավ կազմ և կառուցվածքի կառավարում, բարձր նստեցման արագություն և ելք, և զգալիորեն նվազեցնում է մասնիկների աղտոտման աղբյուրը: Ռեակցիան պահպանելու համար որպես ջերմության աղբյուր օգտագործելը ջեռուցման սարքավորումները, ջերմաստիճանի կառավարումը և գազի ճնշումը շատ կարևոր են: Լայնորեն օգտագործվում է TopCon բջիջների պոլի շերտային արտադրության մեջ:
PECVD. PECVD-ն հիմնված է ռադիոհաճախականության ինդուկցիայի միջոցով առաջացած պլազմայի վրա՝ բարակ թաղանթային նստեցման գործընթացի ցածր ջերմաստիճան (450 աստիճանից պակաս) հասնելու համար: Ցածր ջերմաստիճանի նստեցումը դրա հիմնական առավելությունն է, որը խնայում է էներգիա, կրճատում ծախսերը, մեծացնում արտադրական հզորությունը և նվազեցնում է սիլիցիումային վաֆլերներում փոքրամասնությունների կրիչների կյանքի տևողության քայքայումը, որը պայմանավորված է բարձր ջերմաստիճանով: Այն կարող է կիրառվել տարբեր բջիջների, ինչպիսիք են PERC-ը, TOPCON-ը և HJT-ը, գործընթացներում:
ALD: Լավ թաղանթի միատարրություն, խիտ և առանց անցքերի, լավ աստիճանական ծածկույթի բնութագրեր, կարող է իրականացվել ցածր ջերմաստիճանում (սենյակային ջերմաստիճան -400℃), կարող է պարզապես և ճշգրիտ կառավարել թաղանթի հաստությունը, լայնորեն կիրառելի է տարբեր ձևերի հիմքերի համար և կարիք չունի կարգավորելու ռեակտիվների հոսքի միատարրությունը: Սակայն թերությունն այն է, որ թաղանթի ձևավորման արագությունը դանդաղ է: Օրինակ՝ ցինկի սուլֆիդի (ZnS) լույս արձակող շերտը, որն օգտագործվում է նանոկառուցվածքային մեկուսիչներ (Al2O3/TiO2) և բարակ թաղանթային էլեկտրոլյումինեսցենտային էկրաններ (TFEL) արտադրելու համար:
Ատոմային շերտային նստեցումը (ԱՇՆ) վակուումային ծածկույթի գործընթաց է, որը շերտ առ շերտ հիմքի մակերեսին ձևավորում է բարակ թաղանթ՝ մեկ ատոմային շերտի տեսքով: Դեռևս 1974 թվականին ֆինն նյութական ֆիզիկոս Տուոմո Սունտոլան մշակեց այս տեխնոլոգիան և արժանացավ 1 միլիոն եվրոյի Հազարամյակի տեխնոլոգիական մրցանակի: ALD տեխնոլոգիան սկզբնապես օգտագործվել է հարթ վահանակային էլեկտրոլյումինեսցենտային էկրանների համար, բայց այն լայնորեն չի օգտագործվել: Միայն 21-րդ դարի սկզբին ALD տեխնոլոգիան սկսեց ընդունվել կիսահաղորդչային արդյունաբերության կողմից: Արտադրելով գերբարակ բարձր դիէլեկտրիկ նյութեր՝ ավանդական սիլիցիումի օքսիդը փոխարինելու համար, այն հաջողությամբ լուծեց դաշտային էֆեկտի տրանզիստորների գծի լայնության կրճատման հետևանքով առաջացած արտահոսքի հոսանքի խնդիրը, ինչը մղեց Մուրի օրենքի հետագա զարգացմանը՝ ավելի փոքր գծի լայնությունների ուղղությամբ: Դոկտոր Տուոմո Սունտոլան մի անգամ ասել է, որ ԱՇՆ-ն կարող է զգալիորեն մեծացնել բաղադրիչների ինտեգրման խտությունը:
Հանրային տվյալները ցույց են տալիս, որ ALD տեխնոլոգիան հորինել է Ֆինլանդիայի PICOSUN-ի դոկտոր Տուոմո Սունտոլան 1974 թվականին և արդյունաբերականացվել է արտասահմանում, ինչպես օրինակ՝ Intel-ի կողմից մշակված 45/32 նանոմետրանոց չիպի բարձր դիէլեկտրիկ թաղանթը: Չինաստանում իմ երկիրը ALD տեխնոլոգիան ներդրել է արտասահմանյան երկրներից ավելի քան 30 տարի ուշ: 2010 թվականի հոկտեմբերին Ֆինլանդիայի PICOSUN-ը և Ֆուդանի համալսարանը հյուրընկալեցին ALD ակադեմիական փոխանակման առաջին տեղական հանդիպումը՝ առաջին անգամ ALD տեխնոլոգիան ներկայացնելով Չինաստանում:
Համեմատած ավանդական քիմիական գոլորշու նստեցման հետ (Սրտանոթային հիվանդություն) և ֆիզիկական գոլորշիների նստեցման (PVD) դեպքում, ALD-ի առավելություններն են գերազանց եռաչափ կոնֆորմալությունը, մեծ մակերեսի թաղանթի միատարրությունը և հաստության ճշգրիտ կառավարումը, որոնք հարմար են բարդ մակերևութային ձևերի և բարձր ասպեկտային հարաբերակցության կառուցվածքների վրա գերբարակ թաղանթներ աճեցնելու համար։
—Տվյալների աղբյուր՝ Ցինգհուա համալսարանի միկրոնանո մշակման հարթակ—
Մուրից հետո դարաշրջանում վաֆլի արտադրության բարդությունն ու գործընթացների ծավալը զգալիորեն բարելավվել են: Օրինակ՝ տրամաբանական չիպերը վերցնելով՝ 45 նմ-ից ցածր գործընթացներով արտադրական գծերի թվի աճին զուգընթաց, մասնավորապես՝ 28 նմ և ցածր գործընթացներով արտադրական գծերի, ծածկույթի հաստության և ճշգրիտ կառավարման պահանջները ավելի բարձր են: Բազմակի ազդեցության տեխնոլոգիայի ներդրումից հետո ALD գործընթացի քայլերի և անհրաժեշտ սարքավորումների քանակը զգալիորեն աճել է. հիշողության չիպերի ոլորտում հիմնական արտադրական գործընթացը զարգացել է 2D NAND-ից մինչև 3D NAND կառուցվածք, ներքին շերտերի քանակը շարունակել է աճել, և բաղադրիչները աստիճանաբար ներկայացրել են բարձր խտության, բարձր ասպեկտային հարաբերակցության կառուցվածքներ, և ALD-ի կարևոր դերը սկսել է ի հայտ գալ: Կիսահաղորդիչների ապագա զարգացման տեսանկյունից, ALD տեխնոլոգիան ավելի ու ավելի կարևոր դեր կխաղա Մուրից հետո դարաշրջանում:
Օրինակ, ALD-ն միակ նստեցման տեխնոլոգիան է, որը կարող է բավարարել բարդ եռաչափ դարսված կառուցվածքների (օրինակ՝ 3D-NAND) ծածկույթի և թաղանթի կատարողականի պահանջները: Սա հստակ երևում է ստորև բերված նկարում: CVD A (կապույտ)-ում նստեցված թաղանթը ամբողջությամբ չի ծածկում կառուցվածքի ստորին մասը. նույնիսկ եթե ծածկույթ ապահովելու համար CVD (CVD B)-ում որոշ գործընթացային ճշգրտումներ են կատարվում, ստորին հատվածի թաղանթի կատարողականը և քիմիական կազմը շատ վատ են (նկարում սպիտակ հատված). ընդհակառակը, ALD տեխնոլոգիայի օգտագործումը ցույց է տալիս թաղանթի ամբողջական ծածկույթ, և կառուցվածքի բոլոր հատվածներում ձեռք են բերվում բարձրորակ և միատարր թաղանթի հատկություններ:
—-Նկար ALD տեխնոլոգիայի առավելությունները CVD-ի համեմատ (Աղբյուր՝ ASM)—-
Չնայած կարճաժամկետ հեռանկարում CVD-ն դեռևս զբաղեցնում է շուկայի ամենամեծ մասնաբաժինը, ALD-ն դարձել է վաֆլի գործարանային սարքավորումների շուկայի ամենաարագ զարգացող մասերից մեկը: Այս ALD շուկայում, որն ունի մեծ աճի ներուժ և չիպերի արտադրության մեջ կարևոր դեր, ASM-ը ALD սարքավորումների ոլորտի առաջատար ընկերություն է:
Հրապարակման ժամանակը. Հունիս-12-2024