थिन फिल्म डिपॉझिशन म्हणजे सेमीकंडक्टरच्या मुख्य सबस्ट्रेट मटेरियलवर फिल्मचा एक थर चढवणे. ही फिल्म विविध पदार्थांपासून बनलेली असू शकते, जसे की इन्सुलेटिंग कंपाऊंड सिलिकॉन डायऑक्साइड, सेमीकंडक्टर पॉलिसिलिकॉन, धातू तांबे, इत्यादी. थर चढवण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या उपकरणाला थिन फिल्म डिपॉझिशन उपकरण म्हणतात.
सेमीकंडक्टर चिप उत्पादन प्रक्रियेच्या दृष्टिकोनातून, ते फ्रंट-एंड प्रक्रियेमध्ये स्थित आहे.
पातळ थर तयार करण्याच्या प्रक्रियेचे, थर तयार करण्याच्या पद्धतीनुसार दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण करता येते: भौतिक बाष्प निक्षेपण (PVD) आणि रासायनिक बाष्प निक्षेपण.(सीव्हीडी)त्यामध्ये सीव्हीडी प्रक्रिया उपकरणांचा वाटा अधिक आहे.
भौतिक बाष्प निक्षेपण (PVD) म्हणजे कमी दाबाच्या वायू/प्लाझ्माद्वारे पदार्थ स्रोताच्या पृष्ठभागाचे बाष्पीभवन करणे आणि सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर त्याचे निक्षेपण करणे, ज्यामध्ये बाष्पीभवन, स्पटरिंग, आयन बीम इत्यादींचा समावेश होतो;
रासायनिक बाष्प निक्षेपण (सीव्हीडी) म्हणजे वायू मिश्रणाच्या रासायनिक अभिक्रियेद्वारे सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागावर एक घन थर जमा करण्याची प्रक्रिया होय. अभिक्रियेच्या परिस्थितीनुसार (दाब, पूर्वगामी), तिचे वातावरणीय दाबात विभाजन केले जाते.सीव्हीडी(APCVD), कमी दाबसीव्हीडी(LPCVD), प्लाझ्मा वर्धित CVD (PECVD), उच्च घनता प्लाझ्मा CVD (HDPCVD) आणि अणू थर निक्षेपण (ALD).
एलपीसीव्हीडी: एलपीसीव्हीडीमध्ये उत्तम स्टेप कव्हरेज क्षमता, चांगले कंपोझिशन आणि स्ट्रक्चर नियंत्रण, उच्च डिपॉझिशन दर आणि आउटपुट असते, आणि ते कण प्रदूषणाचे स्रोत मोठ्या प्रमाणात कमी करते. अभिक्रिया टिकवून ठेवण्यासाठी उष्णता स्रोत म्हणून हीटिंग उपकरणांवर अवलंबून असल्यामुळे, तापमान नियंत्रण आणि वायूचा दाब खूप महत्त्वाचे असतात. टॉपकॉन सेल्सच्या पॉली लेयर निर्मितीमध्ये याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.
PECVD: पातळ थर जमा करण्याच्या प्रक्रियेत कमी तापमान (४५० अंशांपेक्षा कमी) साधण्यासाठी, PECVD रेडिओ फ्रिक्वेन्सी इंडक्शनद्वारे निर्माण होणाऱ्या प्लाझ्मावर अवलंबून असते. कमी तापमानात थर जमा करणे हा याचा मुख्य फायदा आहे, ज्यामुळे ऊर्जेची बचत होते, खर्च कमी होतो, उत्पादन क्षमता वाढते आणि उच्च तापमानामुळे सिलिकॉन वेफर्समधील अल्पसंख्य वाहकांच्या आयुर्मानात होणारा ऱ्हास कमी होतो. याचा उपयोग PERC, TOPCON आणि HJT सारख्या विविध सेल्सच्या प्रक्रियांमध्ये केला जाऊ शकतो.
ALD: चांगली फिल्म एकसमानता, दाट आणि छिद्ररहित, चांगली स्टेप कव्हरेज वैशिष्ट्ये, कमी तापमानात (खोलीचे तापमान-४००℃) करता येते, फिल्मची जाडी सोप्या आणि अचूकपणे नियंत्रित करता येते, वेगवेगळ्या आकारांच्या सब्सट्रेट्ससाठी मोठ्या प्रमाणावर लागू होते, आणि रिॲक्टंट प्रवाहाच्या एकसमानतेवर नियंत्रण ठेवण्याची आवश्यकता नसते. परंतु याचा तोटा असा आहे की फिल्म तयार होण्याचा वेग मंद असतो. जसे की नॅनोस्ट्रक्चर्ड इन्सुलेटर (Al2O3/TiO2) आणि थिन-फिल्म इलेक्ट्रो-ल्युमिनेसेंट डिस्प्ले (TFEL) तयार करण्यासाठी झिंक सल्फाइड (ZnS) प्रकाश-उत्सर्जक थराचा वापर केला जातो.
अणू थर निक्षेपण (ALD) ही एक व्हॅक्यूम कोटिंग प्रक्रिया आहे, जी सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर एकामागोमाग एक, एकाच अणूच्या थराच्या स्वरूपात एक पातळ थर तयार करते. १९७४ मध्येच, फिनलंडचे पदार्थ भौतिकशास्त्रज्ञ टुओमो सुंतोला यांनी हे तंत्रज्ञान विकसित केले आणि १० लाख युरोचा मिलेनियम टेक्नॉलॉजी पुरस्कार जिंकला. ALD तंत्रज्ञान मूळतः फ्लॅट-पॅनल इलेक्ट्रो-ल्युमिनेसेंट डिस्प्लेसाठी वापरले जात होते, परंतु त्याचा व्यापक वापर झाला नाही. २१ व्या शतकाच्या सुरुवातीपर्यंत सेमीकंडक्टर उद्योगाने ALD तंत्रज्ञानाचा अवलंब करण्यास सुरुवात केली नव्हती. पारंपरिक सिलिकॉन ऑक्साईडच्या जागी अति-पातळ उच्च-डायलेक्ट्रिक सामग्री तयार करून, या तंत्रज्ञानाने फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या लाइन रुंदीतील घटामुळे निर्माण होणारी लीकेज करंटची समस्या यशस्वीरित्या सोडवली, ज्यामुळे मूरच्या नियमाला आणखी लहान लाइन रुंदीच्या दिशेने विकसित होण्यास चालना मिळाली. डॉ. टुओमो सुंतोला एकदा म्हणाले होते की, ALD घटकांची एकीकरण घनता लक्षणीयरीत्या वाढवू शकते.
सार्वजनिक माहितीनुसार, एएलडी तंत्रज्ञानाचा शोध १९७४ मध्ये फिनलंडमधील पिकोसुनचे डॉ. टुओमो सुंतोला यांनी लावला आणि परदेशात त्याचे औद्योगिकीकरण झाले आहे, जसे की इंटेलने विकसित केलेल्या ४५/३२ नॅनोमीटर चिपमधील उच्च डायलेक्ट्रिक फिल्म. चीनमध्ये, माझ्या देशाने परदेशी देशांपेक्षा ३० वर्षांहून अधिक उशिरा एएलडी तंत्रज्ञान सादर केले. ऑक्टोबर २०१० मध्ये, फिनलंडमधील पिकोसुन आणि फुदान विद्यापीठाने पहिल्या देशांतर्गत एएलडी शैक्षणिक आदान-प्रदान बैठकीचे आयोजन करून, चीनमध्ये प्रथमच एएलडी तंत्रज्ञानाची ओळख करून दिली.
पारंपारिक रासायनिक बाष्प निक्षेपणाच्या तुलनेतसीव्हीडी) आणि फिजिकल व्हेपर डिपॉझिशन (PVD) च्या तुलनेत, ALD चे फायदे म्हणजे उत्कृष्ट त्रिमितीय अनुरूपता, मोठ्या क्षेत्रावरील फिल्मची एकसमानता आणि अचूक जाडी नियंत्रण, जे जटिल पृष्ठभागाच्या आकारांवर आणि उच्च अस्पेक्ट रेशो असलेल्या संरचनांवर अति-पातळ फिल्म्स वाढवण्यासाठी योग्य आहेत.
माहितीचा स्रोत: त्सिंगहुआ विद्यापीठाचे सूक्ष्म-नॅनो प्रक्रिया मंच—
मूर-नंतरच्या काळात, वेफर निर्मितीची गुंतागुंत आणि प्रक्रियेचे प्रमाण मोठ्या प्रमाणात सुधारले आहे. लॉजिक चिप्सचे उदाहरण घेतल्यास, ४५nm पेक्षा कमी प्रक्रिया असलेल्या उत्पादन लाइन्सच्या संख्येत वाढ झाल्यामुळे, विशेषतः २८nm आणि त्याखालील प्रक्रिया असलेल्या उत्पादन लाइन्समध्ये, कोटिंगच्या जाडीसाठी आणि अचूक नियंत्रणासाठीच्या आवश्यकता अधिक वाढल्या आहेत. मल्टिपल एक्सपोजर तंत्रज्ञानाच्या आगमनानंतर, ALD प्रक्रियेच्या टप्प्यांची संख्या आणि आवश्यक उपकरणांमध्ये लक्षणीय वाढ झाली आहे; मेमरी चिप्सच्या क्षेत्रात, मुख्य उत्पादन प्रक्रिया २D NAND पासून ३D NAND संरचनेपर्यंत विकसित झाली आहे, अंतर्गत थरांची संख्या सतत वाढत गेली आहे, आणि घटकांनी हळूहळू उच्च-घनता, उच्च गुणोत्तर असलेल्या संरचना सादर केल्या आहेत, आणि ALD ची महत्त्वाची भूमिका समोर येऊ लागली आहे. सेमीकंडक्टरच्या भविष्यातील विकासाच्या दृष्टिकोनातून पाहिल्यास, मूर-नंतरच्या काळात ALD तंत्रज्ञान अधिकाधिक महत्त्वाची भूमिका बजावेल.
उदाहरणार्थ, ALD हे एकमेव निक्षेपण तंत्रज्ञान आहे जे जटिल 3D स्टॅक्ड स्ट्रक्चर्सच्या (जसे की 3D-NAND) कव्हरेज आणि फिल्मच्या कार्यक्षमतेच्या गरजा पूर्ण करू शकते. हे खालील आकृतीमध्ये स्पष्टपणे दिसून येते. CVD A (निळा) मध्ये निक्षेपित केलेली फिल्म स्ट्रक्चरच्या खालच्या भागाला पूर्णपणे झाकत नाही; कव्हरेज साध्य करण्यासाठी CVD मध्ये काही प्रक्रिया समायोजन (CVD B) केले तरी, तळाच्या भागाची फिल्म कार्यक्षमता आणि रासायनिक रचना खूपच खराब असते (आकृतीमधील पांढरा भाग); याउलट, ALD तंत्रज्ञानाच्या वापरामुळे संपूर्ण फिल्म कव्हरेज दिसून येते आणि स्ट्रक्चरच्या सर्व भागांमध्ये उच्च-गुणवत्तेचे आणि एकसमान फिल्म गुणधर्म प्राप्त होतात.
—-सीव्हीडीच्या तुलनेत एएलडी तंत्रज्ञानाचे चित्रात्मक फायदे (स्रोत: एएसएम)—-
अल्पावधीत जरी सीव्हीडीचा (CVD) बाजारातील वाटा सर्वाधिक असला तरी, एएलडी (ALD) हे वेफर फॅब उपकरणांच्या बाजारातील सर्वात वेगाने वाढणाऱ्या भागांपैकी एक बनले आहे. प्रचंड वाढीची क्षमता असलेल्या आणि चिप निर्मितीमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावणाऱ्या या एएलडी बाजारपेठेत, एएसएम (ASM) ही एएलडी उपकरणांच्या क्षेत्रातील एक अग्रगण्य कंपनी आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: १२ जून २०२४