Plānās plēves uzklāšana ir plēves slāņa uzklāšana uz pusvadītāja galvenā substrāta materiāla. Šī plēve var būt izgatavota no dažādiem materiāliem, piemēram, izolācijas maisījuma silīcija dioksīda, pusvadītāju polisilīcija, metāla vara utt. Pārklāšanai izmantoto aprīkojumu sauc par plānās plēves uzklāšanas iekārtu.
No pusvadītāju mikroshēmu ražošanas procesa viedokļa tas atrodas priekšējā procesā.
Plānās plēves sagatavošanas procesu var iedalīt divās kategorijās atkarībā no plēves veidošanas metodes: fizikālā tvaiku pārklāšana (PVD) un ķīmiskā tvaiku pārklāšana.(SAS), starp kurām CVD procesa iekārtas veido lielāku īpatsvaru.
Fizikālā tvaiku pārklāšana (PVD) attiecas uz materiāla avota virsmas iztvaicēšanu un nogulsnēšanu uz substrāta virsmas, izmantojot zema spiediena gāzi/plazmu, tostarp iztvaicēšanu, izsmidzināšanu, jonu kūli utt.;
Ķīmiskā tvaiku uzklāšana (Sirds un asinsvadu slimības (SAS)) attiecas uz cietas plēves uzklāšanas procesu uz silīcija plāksnes virsmas, izmantojot gāzu maisījuma ķīmisku reakciju. Atkarībā no reakcijas apstākļiem (spiediens, prekursors) to iedala atmosfēras spiedienāSirds un asinsvadu slimības (SAS)(APCVD), zems spiediensSirds un asinsvadu slimības (SAS)(LPCVD), plazmas pastiprināta CVD (PECVD), augsta blīvuma plazmas CVD (HDPCVD) un atomu slāņa uzklāšana (ALD).
LPCVD: LPCVD ir labāka pakāpienu pārklājuma spēja, laba sastāva un struktūras kontrole, augsts nogulsnēšanās ātrums un ražība, un tas ievērojami samazina daļiņu piesārņojuma avotu. Paļaujoties uz sildīšanas iekārtām kā siltuma avotu reakcijas uzturēšanai, temperatūras kontrolei un gāzes spiedienam ir ļoti liela nozīme. Plaši izmanto TopCon šūnu polislāņu ražošanā.
PECVD: PECVD metode balstās uz plazmu, kas ģenerēta ar radiofrekvences indukcijas palīdzību, lai plānās plēves uzklāšanas procesā sasniegtu zemu temperatūru (mazāk nekā 450 grādus). Zemas temperatūras uzklāšana ir tās galvenā priekšrocība, tādējādi ietaupot enerģiju, samazinot izmaksas, palielinot ražošanas jaudu un samazinot silīcija vafeļu minoritātes nesēju kalpošanas laika sabrukšanu, ko izraisa augsta temperatūra. To var pielietot dažādu šūnu, piemēram, PERC, TOPCON un HJT, procesos.
ALD: laba plēves vienmērība, blīva un bez caurumiem, labas pakāpienu pārklājuma īpašības, var veikt zemā temperatūrā (istabas temperatūrā -400 ℃), var vienkārši un precīzi kontrolēt plēves biezumu, ir plaši pielietojama dažādu formu substrātiem un nav nepieciešams kontrolēt reaģenta plūsmas vienmērīgumu. Taču trūkums ir lēns plēves veidošanās ātrums. Piemēram, cinka sulfīda (ZnS) gaismu emitējošais slānis, ko izmanto nanostrukturētu izolatoru (Al2O3/TiO2) un plānslāņu elektroluminiscences displeju (TFEL) ražošanai.
Atomu slāņa uzklāšana (ALD) ir vakuuma pārklāšanas process, kurā uz substrāta virsmas slāni pa slānim veido plānu plēvi viena atomu slāņa veidā. Jau 1974. gadā somu materiālu fiziķis Tuomo Suntola izstrādāja šo tehnoloģiju un ieguva 1 miljona eiro vērto Tūkstošgades tehnoloģiju balvu. ALD tehnoloģija sākotnēji tika izmantota plakano paneļu elektroluminiscējošos displejos, taču tā netika plaši izmantota. Tikai 21. gadsimta sākumā pusvadītāju rūpniecība sāka ieviest ALD tehnoloģiju. Ražojot īpaši plānus augstas dielektriskās īpašības materiālus tradicionālā silīcija oksīda vietā, tika veiksmīgi atrisināta noplūdes strāvas problēma, ko izraisīja lauka efekta tranzistoru līnijas platuma samazināšanās, pamudinot Mūra likumu tālāk attīstīties mazāka līnijas platuma virzienā. Dr. Tuomo Suntola reiz teica, ka ALD var ievērojami palielināt komponentu integrācijas blīvumu.
Publiskie dati liecina, ka ALD tehnoloģiju 1974. gadā Somijā izgudroja Dr. Tuomo Suntola no PICOSUN, un tā ir industrializēta ārzemēs, piemēram, augstas dielektriskās plēves izmantošana Intel izstrādātajā 45/32 nanometru mikroshēmā. Ķīnā mana valsts ieviesa ALD tehnoloģiju vairāk nekā 30 gadus vēlāk nekā ārvalstīs. 2010. gada oktobrī PICOSUN Somijā un Fudanas Universitāte rīkoja pirmo vietējo ALD akadēmiskās apmaiņas sanāksmi, pirmo reizi iepazīstinot Ķīnu ar ALD tehnoloģiju.
Salīdzinot ar tradicionālo ķīmisko tvaiku pārklāšanu (Sirds un asinsvadu slimības (SAS)) un fizikālās tvaiku pārklāšanas (PVD) priekšrocības, ALD priekšrocības ir lieliska trīsdimensiju konformitāte, liela laukuma plēves vienmērīgums un precīza biezuma kontrole, kas ir piemērotas īpaši plānu plēves audzēšanai uz sarežģītām virsmas formām un struktūrām ar augstu malu attiecību.
—Datu avots: Tsinghua universitātes mikro-nano apstrādes platforma—
Pēc Mūra laikmeta vafeļu ražošanas sarežģītība un procesa apjoms ir ievērojami uzlabojies. Ņemot par piemēru loģikas mikroshēmas, pieaugot ražošanas līniju skaitam ar procesiem zem 45 nm, īpaši ražošanas līnijām ar procesiem 28 nm un zemāk, pārklājuma biezuma un precizitātes kontroles prasības ir augstākas. Pēc vairākkārtējas ekspozīcijas tehnoloģijas ieviešanas ir ievērojami palielinājies ALD procesa soļu un nepieciešamā aprīkojuma skaits; atmiņas mikroshēmu jomā galvenais ražošanas process ir attīstījies no 2D NAND uz 3D NAND struktūru, iekšējo slāņu skaits ir turpinājis pieaugt, un komponenti ir pakāpeniski veidojuši augsta blīvuma, augstas malu attiecības struktūras, un ir sākusi parādīties ALD svarīgā loma. No pusvadītāju nākotnes attīstības viedokļa ALD tehnoloģijai būs arvien svarīgāka loma pēc Mūra laikmeta.
Piemēram, ALD ir vienīgā uzklāšanas tehnoloģija, kas var izpildīt sarežģītu 3D sakrautu struktūru (piemēram, 3D-NAND) pārklājuma un plēves veiktspējas prasības. To var spilgti redzēt attēlā zemāk. CVD A (zilā krāsā) uzklātā plēve pilnībā nenosedz struktūras apakšējo daļu; pat ja tiek veiktas dažas CVD (CVD B) procesa korekcijas, lai panāktu pārklājumu, plēves veiktspēja un apakšējās zonas ķīmiskais sastāvs ir ļoti slikts (attēlā baltā zona); turpretī ALD tehnoloģijas izmantošana parāda pilnīgu plēves pārklājumu, un visās struktūras zonās tiek panāktas augstas kvalitātes un vienmērīgas plēves īpašības.
—-Attēls ALD tehnoloģijas priekšrocības salīdzinājumā ar CVD (Avots: ASM)—-
Lai gan īstermiņā CVD joprojām ieņem lielāko tirgus daļu, ALD ir kļuvis par vienu no visstraujāk augošajām vafeļu ražošanas iekārtu tirgus daļām. Šajā ALD tirgū ar lielu izaugsmes potenciālu un galveno lomu mikroshēmu ražošanā ASM ir vadošais uzņēmums ALD iekārtu jomā.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 12. jūnijs