Депонирањето со тенок филм е премачкување на слој од филм врз главниот материјал на подлогата на полупроводникот. Овој филм може да биде направен од различни материјали, како што се изолационо соединение силициум диоксид, полупроводнички полисилициум, метален бакар итн. Опремата што се користи за премачкување се нарекува опрема за депонирање со тенок филм.
Од перспектива на процесот на производство на полупроводнички чипови, тој се наоѓа во предниот дел од процесот.
Процесот на подготовка на тенок филм може да се подели во две категории според методот на формирање на филм: физичко таложење на пареа (PVD) и хемиско таложење на пареа.(КВБ), меѓу кои опремата за CVD процеси учествува со поголем удел.
Физичко таложење со пареа (PVD) се однесува на испарување на површината на изворот на материјалот и таложење на површината на подлогата преку гас/плазма со низок притисок, вклучувајќи испарување, распрскување, јонски зрак итн.;
Хемиско таложење на пареа (КВБ) се однесува на процесот на таложење на цврст филм на површината на силициумската плочка преку хемиска реакција на гасна смеса. Според условите на реакцијата (притисок, прекурсор), се дели на атмосферски притисокКВБ(APCVD), низок притисокКВБ(LPCVD), CVD засилен со плазма (PECVD), CVD со висока густина на плазма (HDPCVD) и таложење на атомски слој (ALD).
LPCVD: LPCVD има подобра способност за покривање на чекори, добра контрола на составот и структурата, висока стапка на таложење и излез, и значително го намалува изворот на загадување со честички. Ослонувањето на опремата за греење како извор на топлина за одржување на реакцијата, контролата на температурата и притисокот на гасот се многу важни. Широко се користи во производството на полислојни ќелии од TopCon.
PECVD: PECVD се потпира на плазмата генерирана со радиофреквентна индукција за да се постигне ниска температура (помала од 450 степени) на процесот на таложење на тенок филм. Таложењето на ниска температура е неговата главна предност, со што се заштедува енергија, се намалуваат трошоците, се зголемува производствениот капацитет и се намалува животниот век на распаѓањето на малцинските носачи во силиконските плочки предизвикано од висока температура. Може да се примени во процесите на различни ќелии како што се PERC, TOPCON и HJT.
ALD: Добра униформност на филмот, густа и без дупки, добри карактеристики на покриеност на чекорот, може да се изврши на ниска температура (собна температура -400℃), може едноставно и прецизно да ја контролира дебелината на филмот, е широко применлива на подлоги со различни форми и не треба да ја контролира униформноста на протокот на реактантот. Но, недостатокот е што брзината на формирање на филмот е бавна. Како што е слојот што емитува светлина од цинк сулфид (ZnS) што се користи за производство на наноструктурирани изолатори (Al2O3/TiO2) и тенкофилмски електролуминисцентни дисплеи (TFEL).
Атомското слојно таложење (ALD) е процес на вакуумско обложување кој формира тенок филм на површината на подлогата слој по слој во форма на еден атомски слој. Уште во 1974 година, финскиот материјален физичар Туомо Сунтола ја разви оваа технологија и ја освои наградата за Милениумска технологија од 1 милион евра. ALD технологијата првично се користеше за електролуминисцентни дисплеи со рамен панел, но не беше широко користена. Дури на почетокот на 21 век ALD технологијата почна да се усвојува од полупроводничката индустрија. Со производство на ултратенки високодиелектрични материјали за замена на традиционалниот силициум оксид, успешно се реши проблемот со струјата на истекување предизвикан од намалувањето на ширината на линијата на транзисторите со ефект на поле, што го поттикна Муровиот закон понатаму да се развива кон помали ширини на линиите. Д-р Туомо Сунтола еднаш рече дека ALD може значително да ја зголеми густината на интеграција на компонентите.
Јавните податоци покажуваат дека ALD технологијата е измислена од д-р Туомо Сунтола од PICOSUN во Финска во 1974 година и дека е индустријализирана во странство, како што е филмот со висока диелектрична цврстина во чипот од 45/32 нанометри развиен од Intel. Во Кина, мојата земја ја воведе ALD технологијата повеќе од 30 години подоцна од странските земји. Во октомври 2010 година, PICOSUN во Финска и Универзитетот Фудан беа домаќини на првиот домашен состанок за академска размена на ALD, со што ALD технологијата за прв пат беше претставена во Кина.
Во споредба со традиционалното хемиско таложење на пареа (КВБ) и физичко таложење на пареа (PVD), предностите на ALD се одлична тродимензионална конформност, униформност на филмот на голема површина и прецизна контрола на дебелината, што се погодни за одгледување ултратенки филмови на сложени површински облици и структури со висок сооднос на ширина и висина.
—Извор на податоци: Платформа за микронано обработка на Универзитетот Цингхуа—
Во пост-Муровата ера, сложеноста и обемот на процесот на производство на плочки значително се подобрија. Земајќи ги логичките чипови како пример, со зголемувањето на бројот на производствени линии со процеси под 45 nm, особено производствените линии со процеси од 28 nm и помалку, барањата за дебелина на облогата и прецизна контрола се поголеми. По воведувањето на технологијата за повеќекратна експозиција, бројот на ALD чекори во процесот и потребната опрема значително се зголеми; во областа на мемориските чипови, мејнстрим процесот на производство еволуираше од 2D NAND до 3D NAND структура, бројот на внатрешни слоеви продолжи да се зголемува, а компонентите постепено претставија структури со висока густина и висок сооднос на ширина и висина, а важната улога на ALD почна да се појавува. Од перспектива на идниот развој на полупроводниците, ALD технологијата ќе игра сè поважна улога во пост-Муровата ера.
На пример, ALD е единствената технологија за таложење што може да ги задоволи барањата за покриеност и перформанси на филмот на сложени 3D наредени структури (како што е 3D-NAND). Ова може јасно да се види на сликата подолу. Филмот депониран во CVD A (сина) не го покрива целосно долниот дел од структурата; дури и ако се направат некои прилагодувања на процесот на CVD (CVD B) за да се постигне покриеност, перформансите на филмот и хемискиот состав на долната област се многу слаби (бела област на сликата); за разлика од тоа, употребата на ALD технологијата покажува целосна покриеност на филмот, а висококвалитетни и униформни својства на филмот се постигнуваат во сите области на структурата.
—-Слика Предности на ALD технологијата во споредба со CVD (Извор: ASM)—-
Иако CVD сè уште го зазема најголемиот пазарен удел на краток рок, ALD стана еден од најбрзо растечките делови на пазарот на опрема за производство на вафли. На овој ALD пазар со голем потенцијал за раст и клучна улога во производството на чипови, ASM е водечка компанија во областа на ALD опремата.
Време на објавување: 12 јуни 2024 година