თხელი აპკის დატანა გულისხმობს ნახევარგამტარის ძირითად სუბსტრატზე აპკის ფენის დაფარვას. ეს აპკი შეიძლება დამზადდეს სხვადასხვა მასალისგან, როგორიცაა საიზოლაციო ნაერთი სილიციუმის დიოქსიდი, ნახევარგამტარული პოლისილიციუმი, ლითონის სპილენძი და ა.შ. დაფარვისთვის გამოყენებულ აღჭურვილობას თხელი აპკის დატანის მოწყობილობა ეწოდება.
ნახევარგამტარული ჩიპების წარმოების პროცესის პერსპექტივიდან, ის წინა ნაწილში მდებარეობს.
თხელი ფენის მომზადების პროცესი ფენის ფორმირების მეთოდის მიხედვით შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: ფიზიკური ორთქლის დეპონირება (PVD) და ქიმიური ორთქლის დეპონირება.(გსდ), რომელთა შორისაც გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების დამუშავების (CVD) დამუშავების აღჭურვილობა უფრო მაღალ წილს შეადგენს.
ფიზიკური ორთქლის დეპონირება (PVD) გულისხმობს მასალის წყაროს ზედაპირის აორთქლებას და სუბსტრატის ზედაპირზე დეპონირებას დაბალი წნევის გაზის/პლაზმის მეშვეობით, მათ შორის აორთქლებას, გაფრქვევას, იონურ სხივს და ა.შ.;
ქიმიური ორთქლის დეპონირება (გულ-სისხლძარღვთა დაავადებები) ეხება სილიციუმის ვაფლის ზედაპირზე მყარი ფენის დალექვის პროცესს აირისებრი ნარევის ქიმიური რეაქციის გზით. რეაქციის პირობების (წნევა, პრეკურსორი) მიხედვით, იგი იყოფა ატმოსფერულ წნევად.გულ-სისხლძარღვთა დაავადებები(APCVD), დაბალი წნევაგულ-სისხლძარღვთა დაავადებები(LPCVD), პლაზმურად გაძლიერებული CVD (PECVD), მაღალი სიმკვრივის პლაზმური CVD (HDPCVD) და ატომური ფენის დეპონირება (ALD).
LPCVD: LPCVD-ს აქვს უკეთესი საფეხურის დაფარვის უნარი, კარგი შემადგენლობისა და სტრუქტურის კონტროლი, მაღალი დეპონირების სიჩქარე და გამოსავლიანობა და მნიშვნელოვნად ამცირებს ნაწილაკების დაბინძურების წყაროს. რეაქციის შესანარჩუნებლად ძალიან მნიშვნელოვანია გათბობის მოწყობილობების გამოყენება სითბოს წყაროდ, ტემპერატურის კონტროლი და გაზის წნევა. ფართოდ გამოიყენება TopCon უჯრედების პოლიშრეების წარმოებაში.
PECVD: თხელი ფენის დეპონირების პროცესის დაბალი ტემპერატურის (450 გრადუსზე ნაკლები) მისაღწევად PECVD ეყრდნობა რადიოსიხშირული ინდუქციით გენერირებულ პლაზმას. დაბალი ტემპერატურის დეპონირება მისი მთავარი უპირატესობაა, რაც ზოგავს ენერგიას, ამცირებს ხარჯებს, ზრდის წარმოების სიმძლავრეს და ამცირებს სილიკონის ვაფლებში უმცირესობის მატარებლების მაღალი ტემპერატურით გამოწვეულ სიცოცხლის ხანგრძლივობას. მისი გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა უჯრედების პროცესებში, როგორიცაა PERC, TOPCON და HJT.
ALD: კარგი ფენის ერთგვაროვნება, მკვრივი და ხვრელების გარეშე, კარგი საფეხურის დაფარვის მახასიათებლები, შესაძლებელია დაბალ ტემპერატურაზე (ოთახის ტემპერატურა -400℃), ფენის სისქის მარტივად და ზუსტად კონტროლი, ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ფორმის სუბსტრატებზე და არ საჭიროებს რეაქტანტის ნაკადის ერთგვაროვნების კონტროლს. თუმცა, ნაკლი ის არის, რომ ფენის ფორმირების სიჩქარე დაბალია. მაგალითად, თუთიის სულფიდის (ZnS) სინათლის გამოსხივების ფენა, რომელიც გამოიყენება ნანოსტრუქტურირებული იზოლატორების (Al2O3/TiO2) და თხელფენოვანი ელექტროლუმინესცენტური დისპლეების (TFEL) წარმოებისთვის.
ატომური ფენის დეპონირება (ALD) არის ვაკუუმური საფარის პროცესი, რომელიც ქმნის თხელ ფენას სუბსტრატის ზედაპირზე ფენა-ფენა ერთი ატომური ფენის სახით. ჯერ კიდევ 1974 წელს ფინელმა მატერიალურმა ფიზიკოსმა ტუომო სუნტოლამ შეიმუშავა ეს ტექნოლოგია და მოიგო 1 მილიონი ევროს ოდენობის ათასწლეულის ტექნოლოგიის ჯილდო. ALD ტექნოლოგია თავდაპირველად გამოიყენებოდა ბრტყელპანელიანი ელექტროლუმინესცენტური დისპლეებისთვის, მაგრამ ფართოდ არ გამოიყენებოდა. მხოლოდ XXI საუკუნის დასაწყისში დაიწყო ALD ტექნოლოგიის დანერგვა ნახევარგამტარული ინდუსტრიის მიერ. ტრადიციული სილიციუმის ოქსიდის ჩასანაცვლებლად ულტრათხელი მაღალი დიელექტრიკული მასალების წარმოებით, მან წარმატებით გადაჭრა ველის ეფექტის ტრანზისტორების ხაზის სიგანის შემცირებით გამოწვეული გაჟონვის დენის პრობლემა, რამაც მურის კანონის შემდგომი განვითარება გამოიწვია ხაზის უფრო მცირე სიგანისკენ. დოქტორმა ტუომო სუნტოლამ ერთხელ თქვა, რომ ALD-ს შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს კომპონენტების ინტეგრაციის სიმკვრივე.
საჯარო მონაცემები აჩვენებს, რომ ALD ტექნოლოგია გამოიგონა ფინეთში, PICOSUN-ის წარმომადგენელმა, დოქტორმა ტუომო სუნტოლამ 1974 წელს და ინდუსტრიალიზებული იქნა საზღვარგარეთ, მაგალითად, Intel-ის მიერ შემუშავებულ 45/32 ნანომეტრიან ჩიპში მაღალი დიელექტრიკული ფირის სახით. ჩინეთში ჩემმა ქვეყანამ ALD ტექნოლოგია უცხო ქვეყნებთან შედარებით 30 წელზე მეტი ხნის დაგვიანებით დანერგა. 2010 წლის ოქტომბერში, ფინეთში, PICOSUN-მა და ფუდანის უნივერსიტეტმა უმასპინძლეს ALD-ის პირველ ადგილობრივ აკადემიურ გაცვლით შეხვედრას, რითაც ALD ტექნოლოგია პირველად იქნა წარმოდგენილი ჩინეთში.
ტრადიციულ ქიმიურ ორთქლის დეპონირებასთან შედარებით (გულ-სისხლძარღვთა დაავადებები) და ფიზიკური ორთქლის დეპონირების (PVD) შემთხვევაში, ALD-ის უპირატესობებია შესანიშნავი სამგანზომილებიანი კონფორმულობა, დიდი ფართობის ფირის ერთგვაროვნება და სისქის ზუსტი კონტროლი, რაც შესაფერისია ულტრათხელი ფირების გასაზრდელად რთულ ზედაპირულ ფორმებსა და მაღალი ასპექტის თანაფარდობის სტრუქტურებზე.
—მონაცემთა წყარო: ცინგჰუას უნივერსიტეტის მიკრო-ნანო დამუშავების პლატფორმა—
მურის შემდგომ ეპოქაში ვაფლის წარმოების სირთულე და პროცესის მოცულობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა. ლოგიკური ჩიპების მაგალითის სახით, 45 ნმ-ზე ნაკლები პროცესების მქონე საწარმოო ხაზების რაოდენობის ზრდასთან ერთად, განსაკუთრებით 28 ნმ და უფრო დაბალი პროცესების მქონე საწარმოო ხაზების, საფარის სისქისა და ზუსტი კონტროლის მოთხოვნები გაიზარდა. მრავალჯერადი ექსპოზიციის ტექნოლოგიის დანერგვის შემდეგ, ALD პროცესის ეტაპებისა და საჭირო აღჭურვილობის რაოდენობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა; მეხსიერების ჩიპების სფეროში, წარმოების ძირითადი პროცესი 2D NAND-დან 3D NAND სტრუქტურამდე განვითარდა, შიდა ფენების რაოდენობა კვლავ გაიზარდა და კომპონენტებმა თანდათანობით წარმოადგინეს მაღალი სიმკვრივის, მაღალი ასპექტის თანაფარდობის სტრუქტურები და ALD-ის მნიშვნელოვანი როლი დაიწყო გამოვლენა. ნახევარგამტარების მომავალი განვითარების პერსპექტივიდან, ALD ტექნოლოგია სულ უფრო მნიშვნელოვან როლს შეასრულებს მურის შემდგომ ეპოქაში.
მაგალითად, ALD ერთადერთი დეპონირების ტექნოლოგიაა, რომელსაც შეუძლია დააკმაყოფილოს რთული 3D დაწყობილი სტრუქტურების (მაგალითად, 3D-NAND) დაფარვისა და ფირის მახასიათებლების მოთხოვნები. ეს ნათლად ჩანს ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში. CVD A-ში (ლურჯი) დაფენილი ფირი სრულად არ ფარავს სტრუქტურის ქვედა ნაწილს; მაშინაც კი, თუ დაფარვის მისაღწევად CVD-ში (CVD B) გარკვეული კორექტირება განხორციელდება, ფირის მახასიათებლები და ქვედა არეალის ქიმიური შემადგენლობა ძალიან ცუდია (სურათზე თეთრი არე); ამის საპირისპიროდ, ALD ტექნოლოგიის გამოყენება აჩვენებს ფირის სრულ დაფარვას და მაღალი ხარისხის და ერთგვაროვანი ფირის თვისებები მიიღწევა სტრუქტურის ყველა უბანში.
—-სურათი ALD ტექნოლოგიის უპირატესობები CVD-თან შედარებით (წყარო: ASM)—-
მიუხედავად იმისა, რომ მოკლევადიან პერსპექტივაში CVD კვლავ უჭირავს ბაზრის უდიდეს წილს, ALD ვაფლის ქარხნული აღჭურვილობის ბაზრის ერთ-ერთ ყველაზე სწრაფად მზარდ ნაწილად იქცა. ამ ALD ბაზარზე, რომელსაც აქვს დიდი ზრდის პოტენციალი და ჩიპების წარმოებაში მნიშვნელოვანი როლი, ASM წამყვანი კომპანიაა ALD აღჭურვილობის სფეროში.
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 12 ივნისი