पातळ फिल्म डिपॉझिशन म्हणजे अर्धवाहकाच्या मुख्य सब्सट्रेट मटेरियलवर फिल्मचा थर लावणे. ही फिल्म इन्सुलेट कंपाऊंड सिलिकॉन डायऑक्साइड, अर्धवाहक पॉलिसिलिकॉन, धातूचा तांबे इत्यादी विविध पदार्थांपासून बनवता येते. कोटिंगसाठी वापरल्या जाणाऱ्या उपकरणांना पातळ फिल्म डिपॉझिशन उपकरण म्हणतात.
सेमीकंडक्टर चिप उत्पादन प्रक्रियेच्या दृष्टिकोनातून, ते फ्रंट-एंड प्रक्रियेत स्थित आहे.
पातळ फिल्म तयार करण्याची प्रक्रिया त्याच्या फिल्म बनवण्याच्या पद्धतीनुसार दोन श्रेणींमध्ये विभागली जाऊ शकते: भौतिक वाष्प निक्षेपण (PVD) आणि रासायनिक वाष्प निक्षेपण.(सीव्हीडी), ज्यामध्ये CVD प्रक्रिया उपकरणे जास्त प्रमाणात आहेत.
भौतिक बाष्प निक्षेपण (PVD) म्हणजे पदार्थाच्या स्त्रोताच्या पृष्ठभागाचे बाष्पीभवन आणि कमी दाबाच्या वायू/प्लाझ्माद्वारे सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर निक्षेपण, ज्यामध्ये बाष्पीभवन, थुंकणे, आयन बीम इत्यादींचा समावेश आहे;
रासायनिक बाष्प निक्षेपण (सीव्हीडी) म्हणजे वायू मिश्रणाच्या रासायनिक अभिक्रियेद्वारे सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागावर घन थर जमा होण्याची प्रक्रिया. अभिक्रियेच्या परिस्थितीनुसार (दाब, पूर्वसूचक), ते वातावरणीय दाबात विभागले जाते.सीव्हीडी(APCVD), कमी दाबसीव्हीडी(LPCVD), प्लाझ्मा एन्हांस्ड CVD (PECVD), हाय डेन्सिटी प्लाझ्मा CVD (HDPCVD) आणि अॅटोमिक लेयर डिपॉझिशन (ALD).
LPCVD: LPCVD मध्ये स्टेप कव्हरेज क्षमता चांगली आहे, रचना आणि रचना नियंत्रित करणे चांगले आहे, निक्षेपण दर आणि उत्पादन जास्त आहे आणि कण प्रदूषणाचे स्रोत मोठ्या प्रमाणात कमी करते. प्रतिक्रिया राखण्यासाठी उष्णता स्त्रोत म्हणून हीटिंग उपकरणांवर अवलंबून राहणे, तापमान नियंत्रण आणि वायूचा दाब खूप महत्वाचे आहे. टॉपकॉन पेशींच्या पॉली लेयर उत्पादनात मोठ्या प्रमाणात वापरले जाते.
PECVD: पातळ फिल्म जमा करण्याच्या प्रक्रियेचे कमी तापमान (४५० अंशांपेक्षा कमी) साध्य करण्यासाठी PECVD रेडिओ फ्रिक्वेन्सी इंडक्शनद्वारे निर्माण होणाऱ्या प्लाझ्मावर अवलंबून असते. कमी तापमान जमा करणे हा त्याचा मुख्य फायदा आहे, ज्यामुळे ऊर्जा बचत होते, खर्च कमी होतो, उत्पादन क्षमता वाढते आणि उच्च तापमानामुळे सिलिकॉन वेफर्समधील अल्पसंख्याक वाहकांचा आयुष्यभराचा क्षय कमी होतो. हे PERC, TOPCON आणि HJT सारख्या विविध पेशींच्या प्रक्रियांमध्ये लागू केले जाऊ शकते.
ALD: चांगली फिल्म एकरूपता, दाट आणि छिद्र नसलेली, चांगली स्टेप कव्हरेज वैशिष्ट्ये, कमी तापमानात (खोलीचे तापमान -400℃) करता येते, फिल्मची जाडी सहज आणि अचूकपणे नियंत्रित करू शकते, वेगवेगळ्या आकारांच्या सब्सट्रेट्सना मोठ्या प्रमाणात लागू होते आणि रिअॅक्टंट प्रवाहाची एकरूपता नियंत्रित करण्याची आवश्यकता नाही. परंतु तोटा असा आहे की फिल्म निर्मितीचा वेग मंद आहे. जसे की नॅनोस्ट्रक्चर्ड इन्सुलेटर (Al2O3/TiO2) आणि पातळ-फिल्म इलेक्ट्रोल्युमिनेसेंट डिस्प्ले (TFEL) तयार करण्यासाठी वापरला जाणारा झिंक सल्फाइड (ZnS) प्रकाश-उत्सर्जक थर.
अॅटॉमिक लेयर डिपॉझिशन (ALD) ही एक व्हॅक्यूम कोटिंग प्रक्रिया आहे जी सब्सट्रेट लेयरच्या पृष्ठभागावर एका थराने एका अणु थराच्या स्वरूपात एक पातळ थर तयार करते. १९७४ च्या सुरुवातीला, फिनिश मटेरियल फिजिसियन टुओमो सुंटोला यांनी हे तंत्रज्ञान विकसित केले आणि १ दशलक्ष युरो मिलेनियम टेक्नॉलॉजी अवॉर्ड जिंकला. ALD तंत्रज्ञानाचा वापर मूळतः फ्लॅट-पॅनेल इलेक्ट्रोल्युमिनेसेंट डिस्प्लेसाठी केला जात होता, परंतु तो मोठ्या प्रमाणावर वापरला जात नव्हता. २१ व्या शतकाच्या सुरुवातीपर्यंत सेमीकंडक्टर उद्योगाने ALD तंत्रज्ञानाचा अवलंब करण्यास सुरुवात केली नव्हती. पारंपारिक सिलिकॉन ऑक्साईडच्या जागी अल्ट्रा-थिन हाय-डायलेक्ट्रिक मटेरियल तयार करून, फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या रेषेची रुंदी कमी झाल्यामुळे होणारी गळती करंट समस्या यशस्वीरित्या सोडवली, ज्यामुळे मूरचा कायदा लहान रेषेच्या रुंदीकडे अधिक विकसित होण्यास प्रवृत्त झाला. डॉ. टुओमो सुंटोला यांनी एकदा म्हटले होते की ALD घटकांची एकात्मता घनता लक्षणीयरीत्या वाढवू शकते.
सार्वजनिक डेटावरून असे दिसून येते की ALD तंत्रज्ञानाचा शोध १९७४ मध्ये फिनलंडमधील PICOSUN चे डॉ. तुओमो सुंटोला यांनी लावला होता 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 काळानंतर ALD तंत्रज्ञान सादर केले. ऑक्टोबर २०१० मध्ये, फिनलंडमधील PICOSUN आणि फुदान विद्यापीठाने पहिली देशांतर्गत ALD शैक्षणिक विनिमय बैठक आयोजित केली, ज्यामध्ये प्रथमच चीनमध्ये ALD तंत्रज्ञानाची ओळख करून देण्यात आली.
पारंपारिक रासायनिक बाष्प संचयनाच्या तुलनेत (सीव्हीडी) आणि भौतिक वाष्प निक्षेपण (PVD), ALD चे फायदे म्हणजे उत्कृष्ट त्रिमितीय अनुरूपता, मोठ्या-क्षेत्रीय फिल्म एकरूपता आणि अचूक जाडी नियंत्रण, जे जटिल पृष्ठभागाच्या आकारांवर आणि उच्च आस्पेक्ट रेशो संरचनांवर अति-पातळ फिल्म वाढवण्यासाठी योग्य आहेत.
—डेटा स्रोत: त्सिंगुआ विद्यापीठाचा मायक्रो-नॅनो प्रोसेसिंग प्लॅटफॉर्म—
मूरनंतरच्या काळात, वेफर उत्पादनाची जटिलता आणि प्रक्रियांचे प्रमाण खूप सुधारले आहे. लॉजिक चिप्सचे उदाहरण घेतल्यास, ४५nm पेक्षा कमी प्रक्रिया असलेल्या उत्पादन रेषांच्या संख्येत वाढ झाल्यामुळे, विशेषतः २८nm आणि त्यापेक्षा कमी प्रक्रिया असलेल्या उत्पादन रेषांमध्ये, कोटिंग जाडी आणि अचूकता नियंत्रणाची आवश्यकता जास्त आहे. मल्टीपल एक्सपोजर तंत्रज्ञानाच्या परिचयानंतर, आवश्यक असलेल्या ALD प्रक्रिया चरणांची आणि उपकरणांची संख्या लक्षणीयरीत्या वाढली आहे; मेमरी चिप्सच्या क्षेत्रात, मुख्य प्रवाहातील उत्पादन प्रक्रिया २D NAND पासून ३D NAND संरचनेपर्यंत विकसित झाली आहे, अंतर्गत थरांची संख्या वाढतच गेली आहे आणि घटकांनी हळूहळू उच्च-घनता, उच्च आस्पेक्ट रेशो संरचना सादर केल्या आहेत आणि ALD ची महत्त्वाची भूमिका उदयास येऊ लागली आहे. सेमीकंडक्टरच्या भविष्यातील विकासाच्या दृष्टिकोनातून, ALD तंत्रज्ञान मूरनंतरच्या युगात वाढत्या प्रमाणात महत्त्वाची भूमिका बजावेल.
उदाहरणार्थ, ALD ही एकमेव डिपॉझिशन तंत्रज्ञान आहे जी जटिल 3D स्टॅक केलेल्या स्ट्रक्चर्सच्या (जसे की 3D-NAND) कव्हरेज आणि फिल्म परफॉर्मन्स आवश्यकता पूर्ण करू शकते. खालील आकृतीमध्ये हे स्पष्टपणे दिसून येते. CVD A (निळा) मध्ये जमा केलेली फिल्म स्ट्रक्चरच्या खालच्या भागाला पूर्णपणे कव्हर करत नाही; जरी कव्हरेज साध्य करण्यासाठी CVD (CVD B) मध्ये काही प्रक्रिया समायोजन केले असले तरी, तळाच्या क्षेत्राची फिल्म परफॉर्मन्स आणि रासायनिक रचना खूपच खराब आहे (आकृतीमध्ये पांढरा भाग); याउलट, ALD तंत्रज्ञानाचा वापर संपूर्ण फिल्म कव्हरेज दर्शवितो आणि स्ट्रक्चरच्या सर्व क्षेत्रांमध्ये उच्च-गुणवत्तेचे आणि एकसमान फिल्म गुणधर्म प्राप्त होतात.
—-चित्र CVD च्या तुलनेत ALD तंत्रज्ञानाचे फायदे (स्रोत: ASM)—-
जरी अल्पावधीत CVD अजूनही सर्वात मोठा बाजार हिस्सा व्यापत असला तरी, ALD हा वेफर फॅब उपकरणांच्या बाजारपेठेतील सर्वात वेगाने वाढणाऱ्या भागांपैकी एक बनला आहे. मोठ्या वाढीची क्षमता आणि चिप उत्पादनात महत्त्वाची भूमिका असलेल्या या ALD बाजारपेठेत, ASM ही ALD उपकरणांच्या क्षेत्रातील एक आघाडीची कंपनी आहे.
पोस्ट वेळ: जून-१२-२०२४