Deposisi lapisan tipis adalah melapisi lapisan film pada bahan substrat utama semikonduktor. Film ini dapat dibuat dari berbagai bahan, seperti senyawa isolasi silikon dioksida, polisilikon semikonduktor, logam tembaga, dll. Peralatan yang digunakan untuk pelapisan disebut peralatan deposisi lapisan tipis.
Dari perspektif proses manufaktur chip semikonduktor, ia terletak pada proses front-end.
Proses pembuatan film tipis dapat dibagi menjadi dua kategori menurut metode pembentukan filmnya: deposisi uap fisik (PVD) dan deposisi uap kimia.(penyakit kardiovaskular), di antaranya peralatan proses CVD menempati proporsi lebih tinggi.
Deposisi uap fisik (PVD) mengacu pada penguapan permukaan sumber material dan deposisi pada permukaan substrat melalui gas/plasma bertekanan rendah, termasuk penguapan, sputtering, sinar ion, dll.;
Deposisi uap kimia (Penyakit kardiovaskular) mengacu pada proses pengendapan lapisan padat pada permukaan wafer silikon melalui reaksi kimia campuran gas. Menurut kondisi reaksi (tekanan, prekursor), dibagi menjadi tekanan atmosferPenyakit kardiovaskular(APCVD), tekanan rendahPenyakit kardiovaskular(LPCVD), CVD yang ditingkatkan plasma (PECVD), CVD plasma kepadatan tinggi (HDPCVD), dan deposisi lapisan atom (ALD).
LPCVD: LPCVD memiliki kemampuan cakupan langkah yang lebih baik, kontrol komposisi dan struktur yang baik, laju pengendapan dan keluaran yang tinggi, dan sangat mengurangi sumber polusi partikel. Mengandalkan peralatan pemanas sebagai sumber panas untuk mempertahankan reaksi, kontrol suhu dan tekanan gas sangatlah penting. Banyak digunakan dalam pembuatan lapisan Poli sel TopCon.
PECVD: PECVD mengandalkan plasma yang dihasilkan oleh induksi frekuensi radio untuk mencapai suhu rendah (kurang dari 450 derajat) dari proses pengendapan lapisan tipis. Deposisi suhu rendah merupakan keunggulan utamanya, sehingga menghemat energi, mengurangi biaya, meningkatkan kapasitas produksi, dan mengurangi peluruhan masa pakai pembawa minoritas dalam wafer silikon yang disebabkan oleh suhu tinggi. PECVD dapat diterapkan pada proses berbagai sel seperti PERC, TOPCON, dan HJT.
ALD: Keseragaman film yang baik, padat dan tanpa lubang, karakteristik cakupan langkah yang baik, dapat dilakukan pada suhu rendah (suhu ruangan-400℃), dapat mengontrol ketebalan film secara sederhana dan akurat, dapat diterapkan secara luas pada substrat dengan berbagai bentuk, dan tidak perlu mengontrol keseragaman aliran reaktan. Namun kekurangannya adalah kecepatan pembentukan film yang lambat. Seperti lapisan pemancar cahaya seng sulfida (ZnS) yang digunakan untuk memproduksi isolator berstruktur nano (Al2O3/TiO2) dan layar elektroluminesensi film tipis (TFEL).
Atomic layer deposition (ALD) adalah proses pelapisan vakum yang membentuk lapisan tipis pada permukaan substrat lapis demi lapis dalam bentuk lapisan atom tunggal. Sejak tahun 1974, fisikawan material Finlandia Tuomo Suntola mengembangkan teknologi ini dan memenangkan Millennium Technology Award senilai 1 juta euro. Teknologi ALD awalnya digunakan untuk tampilan elektroluminescent panel datar, tetapi tidak digunakan secara luas. Baru pada awal abad ke-21 teknologi ALD mulai diadopsi oleh industri semikonduktor. Dengan memproduksi material dielektrik tinggi yang sangat tipis untuk menggantikan silikon oksida tradisional, ia berhasil memecahkan masalah arus bocor yang disebabkan oleh pengurangan lebar garis transistor efek medan, yang mendorong Hukum Moore untuk lebih berkembang ke arah lebar garis yang lebih kecil. Dr. Tuomo Suntola pernah berkata bahwa ALD dapat secara signifikan meningkatkan kepadatan integrasi komponen.
Data publik menunjukkan bahwa teknologi ALD ditemukan oleh Dr. Tuomo Suntola dari PICOSUN di Finlandia pada tahun 1974 dan telah diindustrialisasikan di luar negeri, seperti film dielektrik tinggi dalam chip 45/32 nanometer yang dikembangkan oleh Intel. Di Tiongkok, negara saya memperkenalkan teknologi ALD lebih dari 30 tahun lebih lambat daripada negara-negara asing. Pada bulan Oktober 2010, PICOSUN di Finlandia dan Universitas Fudan menyelenggarakan pertemuan pertukaran akademis ALD domestik pertama, yang memperkenalkan teknologi ALD ke Tiongkok untuk pertama kalinya.
Dibandingkan dengan deposisi uap kimia tradisional (Penyakit kardiovaskular) dan deposisi uap fisik (PVD), keunggulan ALD adalah konformitas tiga dimensi yang sangat baik, keseragaman film area luas, dan kontrol ketebalan yang tepat, yang cocok untuk menumbuhkan film ultra-tipis pada bentuk permukaan yang kompleks dan struktur rasio aspek tinggi.
—Sumber data: Platform pemrosesan mikro-nano Universitas Tsinghua—
Di era pasca-Moore, kompleksitas dan volume proses pembuatan wafer telah meningkat pesat. Mengambil contoh chip logika, dengan peningkatan jumlah lini produksi dengan proses di bawah 45nm, khususnya lini produksi dengan proses 28nm ke bawah, persyaratan untuk ketebalan lapisan dan kontrol presisi menjadi lebih tinggi. Setelah diperkenalkannya teknologi paparan ganda, jumlah langkah proses ALD dan peralatan yang dibutuhkan telah meningkat secara signifikan; di bidang chip memori, proses manufaktur arus utama telah berevolusi dari struktur 2D NAND menjadi 3D NAND, jumlah lapisan internal terus meningkat, dan komponen secara bertahap telah menghadirkan struktur rasio aspek tinggi dan kepadatan tinggi, dan peran penting ALD telah mulai muncul. Dari perspektif pengembangan semikonduktor di masa depan, teknologi ALD akan memainkan peran yang semakin penting di era pasca-Moore.
Misalnya, ALD adalah satu-satunya teknologi pengendapan yang dapat memenuhi persyaratan cakupan dan kinerja film dari struktur bertumpuk 3D yang kompleks (seperti 3D-NAND). Hal ini dapat dilihat dengan jelas pada gambar di bawah ini. Film yang diendapkan dalam CVD A (biru) tidak sepenuhnya menutupi bagian bawah struktur; bahkan jika beberapa penyesuaian proses dilakukan pada CVD (CVD B) untuk mencapai cakupan, kinerja film dan komposisi kimia dari area bawah sangat buruk (area putih pada gambar); sebaliknya, penggunaan teknologi ALD menunjukkan cakupan film yang lengkap, dan sifat film berkualitas tinggi dan seragam dicapai di semua area struktur.
—-Gambar Keunggulan teknologi ALD dibandingkan CVD (Sumber: ASM)—-
Meskipun CVD masih menempati pangsa pasar terbesar dalam jangka pendek, ALD telah menjadi salah satu bagian yang tumbuh paling cepat di pasar peralatan fabrikasi wafer. Di pasar ALD ini dengan potensi pertumbuhan yang besar dan peran penting dalam manufaktur chip, ASM merupakan perusahaan terkemuka di bidang peralatan ALD.
Waktu posting: 12-Jun-2024