Pemendapan filem nipis adalah untuk menyalut lapisan filem pada bahan substrat utama semikonduktor. Filem ini boleh diperbuat daripada pelbagai bahan, seperti sebatian penebat silikon dioksida, polisilikon semikonduktor, logam kuprum, dan sebagainya. Peralatan yang digunakan untuk menyalut dipanggil peralatan pemendapan filem nipis.
Dari perspektif proses pembuatan cip semikonduktor, ia terletak di proses bahagian hadapan.
Proses penyediaan filem nipis boleh dibahagikan kepada dua kategori mengikut kaedah pembentukan filemnya: pemendapan wap fizikal (PVD) dan pemendapan wap kimia(CVD), antaranya peralatan proses CVD menyumbang kepada perkadaran yang lebih tinggi.
Pemendapan wap fizikal (PVD) merujuk kepada pengewapan permukaan sumber bahan dan pemendapan pada permukaan substrat melalui gas/plasma tekanan rendah, termasuk penyejatan, percikan, pancaran ion, dsb.;
Pemendapan wap kimia (CVD) merujuk kepada proses pengendapan filem pepejal pada permukaan wafer silikon melalui tindak balas kimia campuran gas. Mengikut keadaan tindak balas (tekanan, prekursor), ia dibahagikan kepada tekanan atmosferaCVD(APCVD), tekanan rendahCVD(LPCVD), CVD dipertingkatkan plasma (PECVD), CVD plasma berketumpatan tinggi (HDPCVD) dan pemendapan lapisan atom (ALD).
LPCVD: LPCVD mempunyai keupayaan liputan langkah yang lebih baik, kawalan komposisi dan struktur yang baik, kadar dan output pemendapan yang tinggi, dan dapat mengurangkan sumber pencemaran zarah dengan ketara. Bergantung pada peralatan pemanasan sebagai sumber haba untuk mengekalkan tindak balas, kawalan suhu dan tekanan gas adalah sangat penting. Digunakan secara meluas dalam pembuatan lapisan Poli sel TopCon.
PECVD: PECVD bergantung pada plasma yang dijana oleh induksi frekuensi radio untuk mencapai suhu rendah (kurang daripada 450 darjah) proses pemendapan filem nipis. Pemendapan suhu rendah adalah kelebihan utamanya, sekali gus menjimatkan tenaga, mengurangkan kos, meningkatkan kapasiti pengeluaran dan mengurangkan pereputan jangka hayat pembawa minoriti dalam wafer silikon yang disebabkan oleh suhu tinggi. Ia boleh digunakan pada proses pelbagai sel seperti PERC, TOPCON dan HJT.
ALD: Keseragaman filem yang baik, padat dan tanpa lubang, ciri liputan langkah yang baik, boleh dijalankan pada suhu rendah (suhu bilik-400℃), boleh mengawal ketebalan filem dengan mudah dan tepat, boleh digunakan secara meluas pada substrat pelbagai bentuk, dan tidak perlu mengawal keseragaman aliran bahan tindak balas. Tetapi kelemahannya ialah kelajuan pembentukan filem adalah perlahan. Seperti lapisan pemancar cahaya zink sulfida (ZnS) yang digunakan untuk menghasilkan penebat nanostruktur (Al2O3/TiO2) dan paparan elektroluminesen filem nipis (TFEL).
Pemendapan lapisan atom (ALD) ialah proses salutan vakum yang membentuk filem nipis pada permukaan substrat lapisan demi lapisan dalam bentuk lapisan atom tunggal. Seawal tahun 1974, ahli fizik bahan Finland, Tuomo Suntola, telah membangunkan teknologi ini dan memenangi Anugerah Teknologi Milenium bernilai 1 juta euro. Teknologi ALD pada asalnya digunakan untuk paparan elektroluminesen panel rata, tetapi ia tidak digunakan secara meluas. Hanya pada awal abad ke-21 teknologi ALD mula diguna pakai oleh industri semikonduktor. Dengan mengeluarkan bahan dielektrik tinggi ultra nipis untuk menggantikan silikon oksida tradisional, ia berjaya menyelesaikan masalah arus bocor yang disebabkan oleh pengurangan lebar talian transistor kesan medan, mendorong Hukum Moore untuk terus berkembang ke arah lebar talian yang lebih kecil. Dr. Tuomo Suntola pernah berkata bahawa ALD boleh meningkatkan ketumpatan integrasi komponen dengan ketara.
Data awam menunjukkan bahawa teknologi ALD telah dicipta oleh Dr. Tuomo Suntola dari PICOSUN di Finland pada tahun 1974 dan telah diindustrialisasikan di luar negara, seperti filem dielektrik tinggi dalam cip 45/32 nanometer yang dibangunkan oleh Intel. Di China, negara saya memperkenalkan teknologi ALD lebih 30 tahun kemudian berbanding negara asing. Pada Oktober 2010, PICOSUN di Finland dan Universiti Fudan menganjurkan mesyuarat pertukaran akademik ALD domestik yang pertama, memperkenalkan teknologi ALD ke China buat kali pertama.
Berbanding dengan pemendapan wap kimia tradisional (CVD) dan pemendapan wap fizikal (PVD), kelebihan ALD adalah konformaliti tiga dimensi yang sangat baik, keseragaman filem kawasan besar dan kawalan ketebalan yang tepat, yang sesuai untuk menumbuhkan filem ultra nipis pada bentuk permukaan kompleks dan struktur nisbah aspek yang tinggi.
—Sumber data: Platform pemprosesan mikro-nano Universiti Tsinghua—
Dalam era pasca-Moore, kerumitan dan jumlah proses pembuatan wafer telah bertambah baik dengan ketara. Dengan mengambil cip logik sebagai contoh, dengan peningkatan bilangan barisan pengeluaran dengan proses di bawah 45nm, terutamanya barisan pengeluaran dengan proses 28nm dan ke bawah, keperluan untuk ketebalan salutan dan kawalan ketepatan adalah lebih tinggi. Selepas pengenalan teknologi pendedahan berganda, bilangan langkah proses ALD dan peralatan yang diperlukan telah meningkat dengan ketara; dalam bidang cip memori, proses pembuatan arus perdana telah berkembang daripada struktur NAND 2D kepada NAND 3D, bilangan lapisan dalaman terus meningkat, dan komponen secara beransur-ansur menunjukkan struktur nisbah aspek tinggi dan berketumpatan tinggi, dan peranan penting ALD telah mula muncul. Dari perspektif pembangunan semikonduktor masa depan, teknologi ALD akan memainkan peranan yang semakin penting dalam era pasca-Moore.
Sebagai contoh, ALD merupakan satu-satunya teknologi pemendapan yang dapat memenuhi keperluan liputan dan prestasi filem bagi struktur bertindan 3D yang kompleks (seperti 3D-NAND). Ini dapat dilihat dengan jelas dalam rajah di bawah. Filem yang dimendapkan dalam CVD A (biru) tidak menutupi sepenuhnya bahagian bawah struktur; walaupun beberapa pelarasan proses dibuat pada CVD (CVD B) untuk mencapai liputan, prestasi filem dan komposisi kimia kawasan bawah adalah sangat lemah (kawasan putih dalam rajah); sebaliknya, penggunaan teknologi ALD menunjukkan liputan filem yang lengkap, dan sifat filem yang berkualiti tinggi dan seragam dicapai di semua kawasan struktur.
—-Gambar Kelebihan teknologi ALD berbanding CVD (Sumber: ASM)—-
Walaupun CVD masih menduduki bahagian pasaran terbesar dalam jangka pendek, ALD telah menjadi salah satu bahagian yang paling pesat berkembang dalam pasaran peralatan fabrikasi wafer. Dalam pasaran ALD ini dengan potensi pertumbuhan yang besar dan peranan penting dalam pembuatan cip, ASM merupakan syarikat terkemuka dalam bidang peralatan ALD.
Masa siaran: 12 Jun 2024