Þunnfilmuútfelling er að húða lag af filmu á aðal undirlagsefni hálfleiðarans. Þessi filma getur verið úr ýmsum efnum, svo sem einangrandi efnasambandi eins og kísildíoxíði, hálfleiðara pólýsílikoni, málmi úr kopar o.s.frv. Búnaðurinn sem notaður er til húðunar kallast þunnfilmuútfellingarbúnaður.
Frá sjónarhóli framleiðsluferlis hálfleiðaraflísar er það staðsett í framendaferlinu.
Þunnfilmuframleiðsluferlið má skipta í tvo flokka eftir filmumyndunaraðferðinni: efnislega gufuútfellingu (PVD) og efnafræðilega gufuútfellingu.(CVD), þar af er CVD vinnslubúnaður hærri.
Eðlisfræðileg gufuútfelling (e. Physical gufuútfelling (PVD)) vísar til uppgufunar á yfirborði efnisgjafans og útfellingar á yfirborð undirlagsins með lágþrýstingsgasi/plasma, þar á meðal uppgufun, spútrun, jóngeisla o.s.frv.;
Efnafræðileg gufuútfelling (Hjarta- og æðasjúkdómur) vísar til ferlisins þar sem fast filma er sett á yfirborð kísilplötu með efnahvörfum gasblöndu. Samkvæmt viðbragðsskilyrðum (þrýstingur, forveri) er það skipt í andrúmsloftsþrýstingHjarta- og æðasjúkdómur(APCVD), lágþrýstingurHjarta- og æðasjúkdómur(LPCVD), plasma-enhanced CVD (PECVD), háþéttni plasma CVD (HDPCVD) og atómlagsútfelling (ALD).
LPCVD: LPCVD hefur betri þrepaþekju, góða stjórn á samsetningu og uppbyggingu, hátt útfellingarhraða og afköst og dregur verulega úr uppsprettu agnamengunar. Þar sem hitabúnaður er notaður sem hitagjafi til að viðhalda viðbrögðum er hitastýring og gasþrýstingur mjög mikilvæg. Víða notað í pólýlagsframleiðslu TopCon frumna.
PECVD: PECVD byggir á plasma sem myndast með útvarpsbylgjum til að ná lágum hita (minna en 450 gráður) í þunnfilmuútfellingarferlinu. Lághitaútfelling er helsti kosturinn, sem sparar orku, lækkar kostnað, eykur framleiðslugetu og dregur úr líftíma rotnunar minnihlutaflutningsaðila í kísilplötum af völdum mikils hitastigs. Það er hægt að nota það í ferlum ýmissa frumna eins og PERC, TOPCON og HJT.
ALD: Góð einsleitni filmu, þétt og án gata, góð þrepaþekjueiginleikar, hægt að framkvæma við lágt hitastig (stofuhitastig -400℃), getur stjórnað filmuþykktinni einfalt og nákvæmlega, er víða nothæft fyrir undirlag af mismunandi lögunum og þarf ekki að stjórna einsleitni hvarfefnaflæðisins. Ókosturinn er hins vegar sá að filmumyndunarhraðinn er hægur. Eins og til dæmis sinksúlfíð (ZnS) ljósgeislunarlag sem notað er til að framleiða nanóuppbyggð einangrara (Al2O3/TiO2) og þunnfilmu rafsegulljósaskjái (TFEL).
Atómlagsútfelling (ALD) er lofttæmishúðunarferli sem myndar þunna filmu á yfirborð undirlags lag fyrir lag í formi eins atómlags. Strax árið 1974 þróaði finnski efnisfræðingurinn Tuomo Suntola þessa tækni og vann 1 milljón evra Millennium Technology Award. ALD tækni var upphaflega notuð fyrir flatskjái með rafsegulljósi, en hún var ekki mikið notuð. Það var ekki fyrr en í byrjun 21. aldar að ALD tækni fór að vera tekin upp í hálfleiðaraiðnaðinum. Með því að framleiða ofurþunn efni með mikla díelektrík í stað hefðbundins kísilloxíðs leysti það með góðum árangri lekastraumsvandamálið sem stafar af minnkun á línubreidd í rafsvörunartransistorum, sem leiddi til frekari þróunar samkvæmt lögmáli Moore í átt að minni línubreiddum. Dr. Tuomo Suntola sagði eitt sinn að ALD gæti aukið verulega samþættingarþéttleika íhluta.
Opinber gögn sýna að ALD-tæknin var fundin upp af Dr. Tuomo Suntola hjá PICOSUN í Finnlandi árið 1974 og hefur verið iðnvædd erlendis, eins og til dæmis há-díelektrísk filma í 45/32 nanómetra örgjörvanum sem Intel þróaði. Í Kína kynnti landið mitt ALD-tækni meira en 30 árum síðar en erlend lönd. Í október 2010 héldu PICOSUN í Finnlandi og Fudan-háskólinn fyrsta innlenda fræðimannaskiptifundinn um ALD og kynntu ALD-tækni í Kína í fyrsta skipti.
Í samanburði við hefðbundna efnagufuútfellingu (Hjarta- og æðasjúkdómur) og eðlisfræðilegri gufuútfellingu (PVD), eru kostir ALD framúrskarandi þrívíddarsamræmi, einsleitni filmu á stóru svæði og nákvæm þykktarstjórnun, sem henta til að rækta ofurþunnar filmur á flóknum yfirborðsformum og uppbyggingum með hátt hlutfallshlutfall.
—Gagnaheimild: Ör-nanó vinnslupallur Tsinghua háskólans—
Eftir Moore-tímabilið hefur flækjustig og framleiðslugeta skífuframleiðslu aukist til muna. Sem dæmi um rökfræðiflögur, með aukningu í fjölda framleiðslulína með ferlum undir 45 nm, sérstaklega framleiðslulínum með ferlum 28 nm og lægra, eru kröfur um húðþykkt og nákvæmnistýringu hærri. Eftir að fjölvíddarútsetningartækni var kynnt til sögunnar hefur fjöldi ALD-ferlisskrefa og búnaður sem krafist er aukist verulega; á sviði minnisflögna hefur almenna framleiðsluferlið þróast frá 2D NAND yfir í 3D NAND uppbyggingu, fjöldi innri laga hefur haldið áfram að aukast og íhlutirnir hafa smám saman sýnt uppbyggingu með mikilli þéttleika og háu hlutföllum, og mikilvægt hlutverk ALD hefur farið að koma fram. Frá sjónarhóli framtíðarþróunar hálfleiðara mun ALD-tækni gegna sífellt mikilvægara hlutverki eftir Moore-tímabilið.
Til dæmis er ALD eina útfellingartæknin sem getur uppfyllt kröfur um þekju og filmuafköst flókinna þrívíddar staflaðra mannvirkja (eins og 3D-NAND). Þetta má sjá glöggt á myndinni hér að neðan. Filman sem sett er í CVD A (bláa) þekur ekki neðri hluta mannvirkisins að fullu; jafnvel þótt nokkrar aðlaganir séu gerðar á ferlinu á CVD (CVD B) til að ná þekju, þá er filmuafköstin og efnasamsetning neðsta svæðisins mjög léleg (hvíta svæðið á myndinni); hins vegar sýnir notkun ALD tækni fullkomna filmuþekju og hágæða og einsleitir filmueiginleikar nást á öllum svæðum mannvirkisins.
—-Mynd Kostir ALD tækni samanborið við CVD (Heimild: ASM)—-
Þótt CVD sé enn með stærsta markaðshlutdeildina til skamms tíma, hefur ALD orðið einn ört vaxandi hluti markaðarins fyrir skífuframleiðslubúnað. Á þessum ALD markaði með mikla vaxtarmöguleika og lykilhlutverk í örgjörvaframleiðslu, er ASM leiðandi fyrirtæki á sviði ALD búnaðar.
Birtingartími: 12. júní 2024