Deposisi lapisan tipis adalah proses melapisi lapisan film pada bahan substrat utama semikonduktor. Film ini dapat terbuat dari berbagai bahan, seperti senyawa isolasi silikon dioksida, semikonduktor polisilikon, logam tembaga, dan lain-lain. Peralatan yang digunakan untuk pelapisan disebut peralatan deposisi lapisan tipis.
Dari perspektif proses manufaktur chip semikonduktor, hal ini terletak pada proses front-end.
Proses pembuatan lapisan tipis dapat dibagi menjadi dua kategori berdasarkan metode pembentukan lapisannya: deposisi uap fisik (PVD) dan deposisi uap kimia.(Penyakit Kardiovaskular), di antaranya peralatan proses CVD menyumbang proporsi yang lebih tinggi.
Deposisi uap fisik (PVD) mengacu pada penguapan permukaan sumber material dan pengendapan pada permukaan substrat melalui gas/plasma bertekanan rendah, termasuk penguapan, sputtering, berkas ion, dll.;
Deposisi uap kimia (Penyakit kardiovaskular(Pencetakan film padat) mengacu pada proses pengendapan lapisan padat pada permukaan wafer silikon melalui reaksi kimia campuran gas. Menurut kondisi reaksi (tekanan, prekursor), proses ini dibagi menjadi tekanan atmosfer.Penyakit kardiovaskular(APCVD), tekanan rendahPenyakit kardiovaskular(LPCVD), plasma enhanced CVD (PECVD), high density plasma CVD (HDPCVD) dan atomic layer deposition (ALD).
LPCVD: LPCVD memiliki kemampuan cakupan langkah yang lebih baik, kontrol komposisi dan struktur yang baik, laju deposisi dan output yang tinggi, serta sangat mengurangi sumber polusi partikel. Mengandalkan peralatan pemanas sebagai sumber panas untuk mempertahankan reaksi, kontrol suhu dan tekanan gas sangat penting. Banyak digunakan dalam pembuatan lapisan poli pada sel TopCon.
PECVD: PECVD mengandalkan plasma yang dihasilkan oleh induksi frekuensi radio untuk mencapai suhu rendah (kurang dari 450 derajat) dalam proses deposisi film tipis. Deposisi suhu rendah adalah keunggulan utamanya, sehingga menghemat energi, mengurangi biaya, meningkatkan kapasitas produksi, dan mengurangi peluruhan umur pembawa muatan minoritas dalam wafer silikon yang disebabkan oleh suhu tinggi. Metode ini dapat diterapkan pada proses berbagai sel seperti PERC, TOPCON, dan HJT.
ALD: Menghasilkan keseragaman film yang baik, padat dan tanpa lubang, karakteristik cakupan langkah yang baik, dapat dilakukan pada suhu rendah (suhu ruangan-400℃), ketebalan film dapat dikontrol dengan mudah dan akurat, dapat diaplikasikan secara luas pada substrat dengan berbagai bentuk, dan tidak perlu mengontrol keseragaman aliran reaktan. Namun kekurangannya adalah kecepatan pembentukan film yang lambat. Contohnya adalah lapisan pemancar cahaya seng sulfida (ZnS) yang digunakan untuk menghasilkan isolator nanostruktur (Al2O3/TiO2) dan tampilan elektroluminesen 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 Penghargaan Teknologi Milenium senilai 1 juta euro. Teknologi ALD awalnya digunakan untuk layar elektroluminesen 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 ultra-tipis untuk menggantikan silikon oksida tradisional, teknologi ini berhasil memecahkan masalah arus bocor yang disebabkan oleh pengurangan lebar garis transistor efek medan, mendorong Hukum Moore untuk berkembang lebih lanjut menuju lebar garis yang lebih kecil. Dr. Tuomo Suntola pernah mengatakan 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 diindustrialisasi di luar negeri, seperti film dielektrik tinggi pada chip 45/32 nanometer yang dikembangkan oleh Intel. Di Tiongkok, negara kita memperkenalkan teknologi ALD lebih dari 30 tahun lebih lambat daripada negara asing. Pada Oktober 2010, PICOSUN di Finlandia dan Universitas Fudan menyelenggarakan pertemuan pertukaran akademis ALD domestik pertama, memperkenalkan teknologi ALD ke Tiongkok untuk pertama kalinya.
Dibandingkan dengan deposisi uap kimia tradisional (Penyakit kardiovaskularDibandingkan dengan deposisi uap fisik (PVD), keunggulan ALD adalah kesesuaian tiga dimensi yang sangat baik, keseragaman film area luas, dan kontrol ketebalan yang presisi, 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 manufaktur wafer telah meningkat pesat. Sebagai contoh, pada chip logika, dengan meningkatnya jumlah lini produksi dengan proses di bawah 45nm, terutama lini produksi dengan proses 28nm dan di bawahnya, 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 utama telah berevolusi dari struktur 2D NAND menjadi 3D NAND, jumlah lapisan internal terus meningkat, dan komponen secara bertahap menghadirkan struktur dengan kepadatan tinggi dan rasio aspek tinggi, dan peran penting ALD mulai muncul. Dari perspektif perkembangan semikonduktor di masa depan, teknologi ALD akan memainkan peran yang semakin penting di era pasca-Moore.
Sebagai contoh, ALD adalah satu-satunya teknologi deposisi yang dapat memenuhi persyaratan cakupan dan kinerja film dari struktur tumpuk 3D kompleks (seperti 3D-NAND). Hal ini dapat dilihat dengan jelas pada gambar di bawah ini. Film yang dideposisikan 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 area bawah sangat buruk (area putih pada gambar); sebaliknya, penggunaan teknologi ALD menunjukkan cakupan film yang lengkap, dan sifat film yang berkualitas tinggi dan seragam tercapai di semua area struktur.
—-Gambar Keunggulan teknologi ALD dibandingkan dengan CVD (Sumber: ASM)—-
Meskipun CVD masih mendominasi pangsa pasar dalam jangka pendek, ALD telah menjadi salah satu bagian yang paling cepat berkembang di pasar peralatan pabrik wafer. Di pasar ALD dengan potensi pertumbuhan yang besar dan peran kunci dalam manufaktur chip, ASM adalah perusahaan terkemuka di bidang peralatan ALD.
Waktu posting: 12 Juni 2024