അർദ്ധചാലകത്തിന്റെ പ്രധാന അടിവസ്ത്ര വസ്തുവിൽ ഒരു പാളി ഫിലിം പൊതിയുന്നതാണ് നേർത്ത ഫിലിം നിക്ഷേപം. ഇൻസുലേറ്റിംഗ് സംയുക്തം സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്, സെമികണ്ടക്ടർ പോളിസിലിക്കൺ, ലോഹ ചെമ്പ് തുടങ്ങിയ വിവിധ വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ച് ഈ ഫിലിം നിർമ്മിക്കാം. പൂശാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളെ നേർത്ത ഫിലിം നിക്ഷേപ ഉപകരണങ്ങൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
സെമികണ്ടക്ടർ ചിപ്പ് നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയുടെ വീക്ഷണകോണിൽ, ഇത് ഫ്രണ്ട്-എൻഡ് പ്രക്രിയയിലാണ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്.
നേർത്ത ഫിലിം തയ്യാറാക്കൽ പ്രക്രിയയെ അതിന്റെ ഫിലിം രൂപീകരണ രീതി അനുസരിച്ച് രണ്ട് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം: ഭൗതിക നീരാവി നിക്ഷേപം (PVD), രാസ നീരാവി നിക്ഷേപം.(സിവിഡി), അവയിൽ സിവിഡി പ്രോസസ്സ് ഉപകരണങ്ങൾ ഉയർന്ന അനുപാതത്തിലാണ്.
ഭൗതിക നീരാവി നിക്ഷേപം (PVD) എന്നത് ബാഷ്പീകരണം, സ്പട്ടറിംഗ്, അയോൺ ബീം മുതലായവ ഉൾപ്പെടെ താഴ്ന്ന മർദ്ദത്തിലുള്ള വാതകം/പ്ലാസ്മ വഴി ഭൗതിക സ്രോതസ്സിന്റെ ഉപരിതലത്തിന്റെ ബാഷ്പീകരണത്തെയും അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നതിനെയും സൂചിപ്പിക്കുന്നു;
രാസ നീരാവി നിക്ഷേപം (സിവിഡി) എന്നത് വാതക മിശ്രിതത്തിന്റെ രാസപ്രവർത്തനത്തിലൂടെ സിലിക്കൺ വേഫറിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു ഖര ഫിലിം നിക്ഷേപിക്കുന്ന പ്രക്രിയയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. പ്രതിപ്രവർത്തന സാഹചര്യങ്ങൾ (മർദ്ദം, മുൻഗാമി) അനുസരിച്ച്, ഇത് അന്തരീക്ഷമർദ്ദമായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു.സിവിഡി(APCVD), താഴ്ന്ന മർദ്ദംസിവിഡി(LPCVD), പ്ലാസ്മ എൻഹാൻസ്ഡ് CVD (PECVD), ഹൈ ഡെൻസിറ്റി പ്ലാസ്മ CVD (HDPCVD), ആറ്റോമിക് ലെയർ ഡിപ്പോസിഷൻ (ALD).
LPCVD: മികച്ച സ്റ്റെപ്പ് കവറേജ് കഴിവ്, നല്ല ഘടനയും ഘടന നിയന്ത്രണവും, ഉയർന്ന നിക്ഷേപ നിരക്കും ഔട്ട്പുട്ടും LPCVD-ക്കുണ്ട്, കൂടാതെ കണികാ മലിനീകരണത്തിന്റെ ഉറവിടം വളരെയധികം കുറയ്ക്കുന്നു. പ്രതിപ്രവർത്തനം, താപനില നിയന്ത്രണം, വാതക മർദ്ദം എന്നിവ നിലനിർത്തുന്നതിന് താപ സ്രോതസ്സായി ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങളെ ആശ്രയിക്കുന്നത് വളരെ പ്രധാനമാണ്. ടോപ്കോൺ സെല്ലുകളുടെ പോളി ലെയർ നിർമ്മാണത്തിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
PECVD: നേർത്ത ഫിലിം നിക്ഷേപ പ്രക്രിയയുടെ കുറഞ്ഞ താപനില (450 ഡിഗ്രിയിൽ താഴെ) കൈവരിക്കുന്നതിന് PECVD റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി ഇൻഡക്ഷൻ വഴി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന പ്ലാസ്മയെ ആശ്രയിക്കുന്നു. കുറഞ്ഞ താപനില നിക്ഷേപമാണ് ഇതിന്റെ പ്രധാന നേട്ടം, അതുവഴി ഊർജ്ജം ലാഭിക്കുകയും, ചെലവ് കുറയ്ക്കുകയും, ഉൽപാദന ശേഷി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും, ഉയർന്ന താപനില മൂലമുണ്ടാകുന്ന ന്യൂനപക്ഷ വാഹകരുടെ ആയുഷ്കാല ക്ഷയം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. PERC, TOPCON, HJT തുടങ്ങിയ വിവിധ കോശങ്ങളുടെ പ്രക്രിയകളിൽ ഇത് പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും.
ALD: നല്ല ഫിലിം യൂണിഫോമിറ്റി, ഇടതൂർന്നതും ദ്വാരങ്ങളില്ലാത്തതും, നല്ല സ്റ്റെപ്പ് കവറേജ് സവിശേഷതകൾ, കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ (മുറിയിലെ താപനില-400℃) നടപ്പിലാക്കാൻ കഴിയും, ഫിലിം കനം ലളിതമായും കൃത്യമായും നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും, വ്യത്യസ്ത ആകൃതിയിലുള്ള അടിവസ്ത്രങ്ങൾക്ക് വ്യാപകമായി ബാധകമാണ്, കൂടാതെ റിയാക്ടന്റ് ഫ്ലോയുടെ യൂണിഫോമിറ്റി നിയന്ത്രിക്കേണ്ടതില്ല. എന്നാൽ പോരായ്മ ഫിലിം രൂപീകരണ വേഗത മന്ദഗതിയിലാണ് എന്നതാണ്. നാനോസ്ട്രക്ചേർഡ് ഇൻസുലേറ്ററുകൾ (Al2O3/TiO2) നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന സിങ്ക് സൾഫൈഡ് (ZnS) പ്രകാശ-എമിറ്റിംഗ് പാളി, നേർത്ത-ഫിലിം ഇലക്ട്രോലുമിനസെന്റ് ഡിസ്പ്ലേകൾ (TFEL) എന്നിവ പോലുള്ളവ.
ആറ്റോമിക് ലെയർ ഡിപ്പോസിഷൻ (ALD) എന്നത് ഒരു വാക്വം കോട്ടിംഗ് പ്രക്രിയയാണ്, ഇത് ഒരു സബ്സ്ട്രേറ്റ് ലെയറിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരൊറ്റ ആറ്റോമിക് പാളിയുടെ രൂപത്തിൽ പാളികളായി ഒരു നേർത്ത ഫിലിം രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. 1974-ൽ തന്നെ, ഫിന്നിഷ് മെറ്റീരിയൽ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ടുവോമോ സുന്റോള ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിപ്പിക്കുകയും 1 ദശലക്ഷം യൂറോ മില്ലേനിയം ടെക്നോളജി അവാർഡ് നേടുകയും ചെയ്തു. ഫ്ലാറ്റ്-പാനൽ ഇലക്ട്രോലൂമിനസെന്റ് ഡിസ്പ്ലേകൾക്കാണ് ALD സാങ്കേതികവിദ്യ ആദ്യം ഉപയോഗിച്ചിരുന്നത്, എന്നാൽ അത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിച്ചിരുന്നില്ല. 21-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആരംഭം വരെ സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായം ALD സാങ്കേതികവിദ്യ സ്വീകരിക്കാൻ തുടങ്ങിയിരുന്നില്ല. പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ ഓക്സൈഡിന് പകരമായി അൾട്രാ-നേർത്ത ഹൈ-ഡൈലെക്ട്രിക് വസ്തുക്കൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിലൂടെ, ഫീൽഡ് ഇഫക്റ്റ് ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുടെ ലൈൻ വീതി കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ ഉണ്ടാകുന്ന ചോർച്ച കറന്റ് പ്രശ്നം ഇത് വിജയകരമായി പരിഹരിച്ചു, ഇത് ചെറിയ ലൈൻ വീതികളിലേക്ക് കൂടുതൽ വികസിപ്പിക്കാൻ മൂറിന്റെ നിയമത്തെ പ്രേരിപ്പിച്ചു. ALD-ക്ക് ഘടകങ്ങളുടെ സംയോജന സാന്ദ്രത ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് ഡോ. ടുവോമോ സുന്റോള ഒരിക്കൽ പറഞ്ഞു.
1974-ൽ ഫിൻലാൻഡിലെ പിഐസിഒഎസണിലെ ഡോ. ടുവോമോ സുന്റോളയാണ് ALD സാങ്കേതികവിദ്യ കണ്ടുപിടിച്ചതെന്നും വിദേശത്ത് വ്യാവസായികവൽക്കരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെന്നും പൊതു ഡാറ്റ കാണിക്കുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന് ഇന്റൽ വികസിപ്പിച്ച 45/32 നാനോമീറ്റർ ചിപ്പിലെ ഉയർന്ന ഡൈഇലക്ട്രിക് ഫിലിം. ചൈനയിൽ, എന്റെ രാജ്യം വിദേശ രാജ്യങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് 30 വർഷത്തിലേറെ വൈകിയാണ് ALD സാങ്കേതികവിദ്യ അവതരിപ്പിച്ചത്. 2010 ഒക്ടോബറിൽ, ഫിൻലാൻഡിലെ പിഐസിഒഎസും ഫുഡാൻ സർവകലാശാലയും ആദ്യത്തെ ആഭ്യന്തര ALD അക്കാദമിക് എക്സ്ചേഞ്ച് മീറ്റിംഗിന് ആതിഥേയത്വം വഹിച്ചു, ALD സാങ്കേതികവിദ്യ ആദ്യമായി ചൈനയ്ക്ക് പരിചയപ്പെടുത്തി.
പരമ്പരാഗത രാസ നീരാവി നിക്ഷേപവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ (സിവിഡി) ഫിസിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ (PVD) എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച്, ALD യുടെ ഗുണങ്ങൾ മികച്ച ത്രിമാന കോൺഫോർമാലിറ്റി, വലിയ-ഏരിയ ഫിലിം യൂണിഫോമിറ്റി, കൃത്യമായ കനം നിയന്ത്രണം എന്നിവയാണ്, സങ്കീർണ്ണമായ ഉപരിതല ആകൃതികളിലും ഉയർന്ന വീക്ഷണാനുപാത ഘടനകളിലും അൾട്രാ-നേർത്ത ഫിലിമുകൾ വളർത്തുന്നതിന് ഇവ അനുയോജ്യമാണ്.
—ഡാറ്റ ഉറവിടം: സിങ്ഹുവ സർവകലാശാലയുടെ മൈക്രോ-നാനോ പ്രോസസ്സിംഗ് പ്ലാറ്റ്ഫോം—
മൂറിനു ശേഷമുള്ള കാലഘട്ടത്തിൽ, വേഫർ നിർമ്മാണത്തിന്റെ സങ്കീർണ്ണതയും പ്രക്രിയയുടെ അളവും വളരെയധികം മെച്ചപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ലോജിക് ചിപ്പുകൾ ഉദാഹരണമായി എടുക്കുകയാണെങ്കിൽ, 45nm-ൽ താഴെയുള്ള പ്രക്രിയകളുള്ള ഉൽപാദന ലൈനുകളുടെ എണ്ണത്തിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് 28nm-ഉം അതിൽ താഴെയുമുള്ള പ്രക്രിയകളുള്ള ഉൽപാദന ലൈനുകളുടെ എണ്ണത്തിൽ വർദ്ധനവുണ്ടായതോടെ, കോട്ടിംഗ് കനത്തിനും കൃത്യത നിയന്ത്രണത്തിനുമുള്ള ആവശ്യകതകൾ കൂടുതലാണ്. ഒന്നിലധികം എക്സ്പോഷർ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ആമുഖത്തിനുശേഷം, ആവശ്യമായ ALD പ്രക്രിയ ഘട്ടങ്ങളുടെയും ഉപകരണങ്ങളുടെയും എണ്ണം ഗണ്യമായി വർദ്ധിച്ചു; മെമ്മറി ചിപ്പുകളുടെ മേഖലയിൽ, മുഖ്യധാരാ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ 2D NAND-ൽ നിന്ന് 3D NAND ഘടനയിലേക്ക് പരിണമിച്ചു, ആന്തരിക പാളികളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു, ഘടകങ്ങൾ ക്രമേണ ഉയർന്ന സാന്ദ്രത, ഉയർന്ന വീക്ഷണാനുപാത ഘടനകൾ അവതരിപ്പിച്ചു, ALD-യുടെ പ്രധാന പങ്ക് ഉയർന്നുവരാൻ തുടങ്ങി. അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ ഭാവി വികസനത്തിന്റെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, മൂറിനു ശേഷമുള്ള കാലഘട്ടത്തിൽ ALD സാങ്കേതികവിദ്യ കൂടുതൽ പ്രധാനപ്പെട്ട പങ്ക് വഹിക്കും.
ഉദാഹരണത്തിന്, സങ്കീർണ്ണമായ 3D സ്റ്റാക്ക് ചെയ്ത ഘടനകളുടെ (3D-NAND പോലുള്ളവ) കവറേജും ഫിലിം പ്രകടന ആവശ്യകതകളും നിറവേറ്റാൻ കഴിയുന്ന ഒരേയൊരു ഡിപ്പോസിഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യ ALD ആണ്. താഴെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ ഇത് വ്യക്തമായി കാണാൻ കഴിയും. CVD A (നീല) യിൽ നിക്ഷേപിച്ചിരിക്കുന്ന ഫിലിം ഘടനയുടെ താഴത്തെ ഭാഗം പൂർണ്ണമായും മൂടുന്നില്ല; കവറേജ് നേടുന്നതിനായി CVD (CVD B) യിൽ ചില പ്രക്രിയ ക്രമീകരണങ്ങൾ വരുത്തിയാലും, അടിഭാഗത്തിന്റെ ഫിലിം പ്രകടനവും രാസഘടനയും വളരെ മോശമാണ് (ചിത്രത്തിൽ വെളുത്ത പ്രദേശം); ഇതിനു വിപരീതമായി, ALD സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഉപയോഗം പൂർണ്ണമായ ഫിലിം കവറേജ് കാണിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഘടനയുടെ എല്ലാ മേഖലകളിലും ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ളതും ഏകീകൃതവുമായ ഫിലിം ഗുണങ്ങൾ കൈവരിക്കുന്നു.
—-ചിത്രം സിവിഡിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ALD സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഗുണങ്ങൾ (ഉറവിടം: ASM)—-
ഹ്രസ്വകാലത്തേക്ക് ഏറ്റവും വലിയ വിപണി വിഹിതം ഇപ്പോഴും CVD കൈവശപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, വേഫർ ഫാബ് ഉപകരണ വിപണിയിലെ ഏറ്റവും വേഗത്തിൽ വളരുന്ന ഭാഗങ്ങളിലൊന്നായി ALD മാറിയിരിക്കുന്നു. മികച്ച വളർച്ചാ സാധ്യതയും ചിപ്പ് നിർമ്മാണത്തിൽ പ്രധാന പങ്കും ഉള്ള ഈ ALD വിപണിയിൽ, ALD ഉപകരണങ്ങളുടെ മേഖലയിലെ ഒരു മുൻനിര കമ്പനിയാണ് ASM.
പോസ്റ്റ് സമയം: ജൂൺ-12-2024