Нимгэн хальсан бүрхүүл гэдэг нь хагас дамжуулагчийн үндсэн суурь материал дээр хальсан давхаргыг бүрэх явдал юм. Энэ хальсыг тусгаарлагч нэгдэл болох цахиурын давхар исэл, хагас дамжуулагч полисиликон, металл зэс гэх мэт янз бүрийн материалаар хийж болно. Бүрхүүл хийхэд ашигладаг төхөөрөмжийг нимгэн хальсан бүрхүүлийн төхөөрөмж гэж нэрлэдэг.
Хагас дамжуулагч чип үйлдвэрлэх процессын үүднээс авч үзвэл энэ нь урд талын процесст байрладаг.
Нимгэн хальс бэлтгэх процессыг хальс үүсгэх аргын дагуу хоёр ангилалд хувааж болно: физик ууршилт (PVD) болон химийн ууршилт(Зүрх судасны өвчин), үүнд зүрх судасны системийн үйл явцын тоног төхөөрөмж илүү өндөр хувийг эзэлж байна.
Физик уурын тунадасжилт (ФУТ) гэдэг нь материалын эх үүсвэрийн гадаргууг ууршуулж, ууршилт, цацалт, ионы цацраг гэх мэт бага даралттай хий/плазмаар дамжуулан суурь гадаргуу дээр тунадасжихыг хэлнэ.
Химийн ууршилт (Зүрх судасны өвчин) нь хийн хольцын химийн урвалаар цахиурын нимгэн хальсны гадаргуу дээр хатуу хальс үүсгэх үйл явцыг хэлнэ. Урвалын нөхцөл (даралт, урьдал бодис)-ын дагуу үүнийг атмосферийн даралт гэж хуваана.Зүрх судасны өвчин(APCVD), бага даралттайЗүрх судасны өвчин(LPCVD), плазмын сайжруулсан зүрх судасны өвчин (PECVD), өндөр нягтралтай плазмын зүрх судасны өвчин (HDPCVD) болон атомын давхаргын тунадасжилт (ALD).
LPCVD: LPCVD нь илүү сайн шатлалт бүрхүүлтэй, сайн найрлага, бүтцийн хяналттай, өндөр тунадасжилтын хурд болон гаралттай бөгөөд бөөмсийн бохирдлын эх үүсвэрийг ихээхэн бууруулдаг. Урвалыг хадгалахын тулд халаалтын төхөөрөмжийг дулааны эх үүсвэр болгон ашиглах, температурын хяналт болон хийн даралтыг хянах нь маш чухал юм. TopCon эсийн поли давхаргын үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг.
PECVD: PECVD нь нимгэн хальсан тунадасжуулалтын процессын бага температурт (450 хэмээс бага) хүрэхийн тулд радио давтамжийн индукцийн аргаар үүссэн плазм дээр суурилдаг. Бага температурт тунадасжуулалт нь түүний гол давуу тал бөгөөд ингэснээр эрчим хүч хэмнэж, зардлыг бууруулж, үйлдвэрлэлийн хүчин чадлыг нэмэгдүүлж, өндөр температураас үүдэлтэй цахиурын вафли дахь цөөнхийн тээвэрлэгчдийн ашиглалтын хугацааны задралыг бууруулдаг. Үүнийг PERC, TOPCON, HJT зэрэг янз бүрийн эсийн процесст хэрэглэж болно.
ALD: Кино жигд сайн, нягт, нүхгүй, сайн үе шаттай бүрхүүлийн шинж чанартай, бага температурт (өрөөний температур-400℃) хийж болно, киноны зузааныг энгийн бөгөөд нарийвчлалтай хянах боломжтой, янз бүрийн хэлбэртэй суурь дээр өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд урвалж бодисын урсгалын жигд байдлыг хянах шаардлагагүй. Гэхдээ сул тал нь кино үүсэх хурд удаан байдаг. Жишээлбэл, цайрын сульфид (ZnS) гэрэл ялгаруулдаг давхаргыг нано бүтэцтэй тусгаарлагч (Al2O3/TiO2) болон нимгэн хальсан электролюминесцент дэлгэц (TFEL) үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Атомын давхаргын тунадасжуулалт (ALD) нь субстратын гадаргуу дээр давхарга давхаргаар нимгэн хальс үүсгэдэг вакуум бүрхүүлийн процесс юм. 1974 онд Финландын материалын физикч Туомо Сунтола энэ технологийг боловсруулж, 1 сая еврогийн Мянганы технологийн шагнал хүртсэн. ALD технологийг анх хавтгай самбартай электролюминесцент дэлгэцэнд ашиглаж байсан боловч өргөн хэрэглээгүй. 21-р зууны эхэн үед ALD технологийг хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд нэвтрүүлж эхэлсэн. Уламжлалт цахиурын ислийг орлох хэт нимгэн өндөр диэлектрик материал үйлдвэрлэснээр талбайн эффект транзисторын шугамын өргөний бууралтаас үүдэлтэй алдагдлын гүйдлийн асуудлыг амжилттай шийдвэрлэж, Мурын хуулийг шугамын өргөний жижигрүүлэлт рүү цаашид хөгжүүлэхэд хүргэсэн. Доктор Туомо Сунтола нэгэнтээ ALD нь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн интеграцийн нягтралыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлж чадна гэж хэлсэн.
Олон нийтийн мэдээллээс харахад ALD технологийг 1974 онд Финландын PICOSUN-ы доктор Туомо Сунтола зохион бүтээсэн бөгөөд гадаадад үйлдвэржсэн, тухайлбал Intel-ийн боловсруулсан 45/32 нанометрийн чип дэх өндөр диэлектрик хальс. Хятадад манай улс ALD технологийг гадаад орнуудаас 30 гаруй жилийн дараа нэвтрүүлсэн. 2010 оны 10-р сард Финландын PICOSUN болон Фудан Их Сургууль нь ALD технологийг анх удаа дотоодын анхны эрдэм шинжилгээний солилцооны уулзалтыг зохион байгуулж, ALD технологийг Хятадад анх удаа нэвтрүүлсэн.
Уламжлалт химийн уурын тунадасжуулалттай харьцуулахад (Зүрх судасны өвчин) болон физик уурын тунадасжилт (PVD)-ийн давуу талууд нь гурван хэмжээст маш сайн конформ, том талбайн хальсны жигд байдал, нарийн зузааны хяналт зэрэг бөгөөд эдгээр нь нарийн төвөгтэй гадаргуугийн хэлбэр, өндөр харьцаатай бүтэц дээр хэт нимгэн хальс ургуулахад тохиромжтой.
—Өгөгдлийн эх сурвалж: Цинхуа Их Сургуулийн микро-нано боловсруулах платформ—
Мурын дараах эрин үед вафли үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгтэй байдал, үйл явцын хэмжээ эрс сайжирсан. Жишээлбэл, логик чипийг авч үзвэл, 45нм-ээс доош үйл явцтай үйлдвэрлэлийн шугамын тоо, ялангуяа 28нм ба түүнээс доош үйл явцтай үйлдвэрлэлийн шугамын тоо нэмэгдэхийн хэрээр бүрхүүлийн зузаан болон нарийвчлалын хяналтын шаардлага өндөр байна. Олон удаагийн өртөлтийн технологийг нэвтрүүлсний дараа ALD үйл явцын алхам, шаардлагатай тоног төхөөрөмжийн тоо мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн; санах ойн чипийн салбарт үйлдвэрлэлийн гол үйл явц 2D NAND-ээс 3D NAND бүтэц рүү шилжиж, дотоод давхаргын тоо тасралтгүй нэмэгдэж, бүрэлдэхүүн хэсгүүд аажмаар өндөр нягтралтай, өндөр харьцаатай бүтэцтэй болж, ALD-ийн чухал үүрэг гарч ирж эхэлсэн. Хагас дамжуулагчийн ирээдүйн хөгжлийн үүднээс авч үзвэл ALD технологи нь Мурын дараах эрин үед улам бүр чухал үүрэг гүйцэтгэх болно.
Жишээлбэл, ALD нь нарийн төвөгтэй 3D давхарласан бүтцийн (жишээ нь 3D-NAND) бүрхүүл болон хальсны гүйцэтгэлийн шаардлагыг хангаж чадах цорын ганц тунадасжуулалтын технологи юм. Үүнийг доорх зурагт тод харж болно. CVD A (цэнхэр)-д тунадасжуулсан хальс нь бүтцийн доод хэсгийг бүрэн бүрхдэггүй; бүрхүүлийг бий болгохын тулд CVD (CVD B)-д зарим процессын тохируулга хийсэн ч доод хэсгийн хальсны гүйцэтгэл болон химийн найрлага маш муу байна (зураг дээрх цагаан хэсэг); эсрэгээрээ ALD технологийг ашиглах нь хальсны бүрэн бүрхүүлийг харуулж байгаа бөгөөд бүтцийн бүх хэсэгт өндөр чанартай, жигд хальсны шинж чанарыг олж авдаг.
—-Зураг Зүрх судасны өвчинтэй харьцуулахад ALD технологийн давуу талууд (Эх сурвалж: ASM)—-
Хэдийгээр CVD нь богино хугацаанд зах зээлийн хамгийн том хувийг эзэлсээр байгаа ч ALD нь вафлины үйлдвэрийн тоног төхөөрөмжийн зах зээлийн хамгийн хурдацтай хөгжиж буй хэсгүүдийн нэг болсон. Өсөлтийн асар их боломжтой, чип үйлдвэрлэлийн гол үүрэг гүйцэтгэдэг энэхүү ALD зах зээл дээр ASM нь ALD тоног төхөөрөмжийн салбарт тэргүүлэгч компани юм.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 6-р сарын 12