पातलो फिल्म निक्षेपण भनेको अर्धचालकको मुख्य सब्सट्रेट सामग्रीमा फिल्मको तह कोट गर्नु हो। यो फिल्म विभिन्न सामग्रीहरूबाट बनाउन सकिन्छ, जस्तै इन्सुलेट गर्ने यौगिक सिलिकन डाइअक्साइड, अर्धचालक पोलिसिलिकन, धातु तामा, आदि। कोटिंगको लागि प्रयोग गरिने उपकरणलाई पातलो फिल्म निक्षेपण उपकरण भनिन्छ।
अर्धचालक चिप निर्माण प्रक्रियाको दृष्टिकोणबाट, यो फ्रन्ट-एन्ड प्रक्रियामा अवस्थित छ।
पातलो फिल्म तयारी प्रक्रियालाई यसको फिल्म बनाउने विधि अनुसार दुई वर्गमा विभाजन गर्न सकिन्छ: भौतिक वाष्प निक्षेपण (PVD) र रासायनिक वाष्प निक्षेपण।(सीभीडी), जसमध्ये CVD प्रक्रिया उपकरणहरूको अनुपात उच्च छ।
भौतिक वाष्प निक्षेपण (PVD) ले सामग्री स्रोतको सतहको वाष्पीकरण र कम-दबाव ग्यास/प्लाज्मा मार्फत सब्सट्रेटको सतहमा निक्षेपणलाई जनाउँछ, जसमा वाष्पीकरण, स्पटरिङ, आयन बीम, आदि समावेश छन्;
रासायनिक वाष्प निक्षेपण (सीभीडी) ले ग्यास मिश्रणको रासायनिक प्रतिक्रिया मार्फत सिलिकन वेफरको सतहमा ठोस फिल्म जम्मा गर्ने प्रक्रियालाई जनाउँछ। प्रतिक्रिया अवस्था (दबाव, पूर्ववर्ती) अनुसार, यसलाई वायुमण्डलीय चापमा विभाजन गरिएको छ।सीभीडी(APCVD), कम चापसीभीडी(LPCVD), प्लाज्मा एन्हान्स्ड CVD (PECVD), उच्च घनत्व प्लाज्मा CVD (HDPCVD) र परमाणु तह निक्षेपण (ALD)।
LPCVD: LPCVD मा राम्रो स्टेप कभरेज क्षमता, राम्रो संरचना र संरचना नियन्त्रण, उच्च निक्षेप दर र आउटपुट छ, र कण प्रदूषणको स्रोतलाई धेरै कम गर्छ। प्रतिक्रिया कायम राख्न ताप स्रोतको रूपमा तताउने उपकरणहरूमा भर पर्नु, तापक्रम नियन्त्रण र ग्यासको चाप धेरै महत्त्वपूर्ण छ। TopCon कोषहरूको Poly तह निर्माणमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
PECVD: PECVD पातलो फिल्म निक्षेपण प्रक्रियाको कम तापक्रम (४५० डिग्री भन्दा कम) प्राप्त गर्न रेडियो फ्रिक्वेन्सी इन्डक्सनद्वारा उत्पन्न प्लाज्मामा निर्भर गर्दछ। कम तापक्रम निक्षेपण यसको मुख्य फाइदा हो, जसले गर्दा ऊर्जा बचत हुन्छ, लागत घट्छ, उत्पादन क्षमता बढ्छ, र उच्च तापक्रमको कारणले गर्दा सिलिकन वेफरहरूमा अल्पसंख्यक वाहकहरूको जीवनकाल क्षय कम हुन्छ। यसलाई PERC, TOPCON, र HJT जस्ता विभिन्न कोषहरूको प्रक्रियाहरूमा लागू गर्न सकिन्छ।
ALD: राम्रो फिल्म एकरूपता, बाक्लो र प्वाल बिना, राम्रो स्टेप कभरेज विशेषताहरू, कम तापक्रम (कोठाको तापक्रम -४००℃) मा गर्न सकिन्छ, फिल्मको मोटाईलाई सरल र सही रूपमा नियन्त्रण गर्न सक्छ, विभिन्न आकारका सब्सट्रेटहरूमा व्यापक रूपमा लागू हुन्छ, र रिएक्टेन्ट प्रवाहको एकरूपता नियन्त्रण गर्न आवश्यक पर्दैन। तर बेफाइदा भनेको फिल्म निर्माण गति ढिलो हुनु हो। जस्तै जिंक सल्फाइड (ZnS) प्रकाश-उत्सर्जक तह जुन न्यानोस्ट्रक्चर्ड इन्सुलेटरहरू (Al2O3/TiO2) र पातलो-फिल्म इलेक्ट्रोल्युमिनेसेन्ट डिस्प्लेहरू (TFEL) उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ।
एटोमिक लेयर डिपोजिसन (ALD) एक भ्याकुम कोटिंग प्रक्रिया हो जसले सब्सट्रेट तहको सतहमा एकल एटोमिक तहको रूपमा तह-दर-तह पातलो फिल्म बनाउँछ। १९७४ को सुरुमा, फिनिश सामग्री भौतिकशास्त्री टुओमो सुन्टोलाले यो प्रविधि विकास गरे र १ मिलियन युरो मिलेनियम टेक्नोलोजी अवार्ड जिते। ALD प्रविधि मूल रूपमा फ्ल्याट-प्यानल इलेक्ट्रोल्युमिनेसेन्ट डिस्प्लेको लागि प्रयोग गरिएको थियो, तर यो व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको थिएन। २१ औं शताब्दीको सुरुवातसम्ममा सेमीकन्डक्टर उद्योगले ALD प्रविधि अपनाउन थालेको थिएन। परम्परागत सिलिकन अक्साइडलाई प्रतिस्थापन गर्न अल्ट्रा-पातलो उच्च-डाइइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू निर्माण गरेर, यसले फिल्ड इफेक्ट ट्रान्जिस्टरहरूको रेखा चौडाइ घटाउने कारणले हुने चुहावट वर्तमान समस्यालाई सफलतापूर्वक समाधान गर्यो, जसले गर्दा मूरको कानूनले सानो रेखा चौडाइतर्फ थप विकास गर्न प्रेरित गर्यो। डा. टुओमो सुन्टोलाले एक पटक भनेका थिए कि ALD ले घटकहरूको एकीकरण घनत्वलाई उल्लेखनीय रूपमा बढाउन सक्छ।
सार्वजनिक तथ्याङ्कले देखाउँछ कि ALD प्रविधिको आविष्कार १९७४ मा फिनल्याण्डको PICOSUN का डा. टुओमो सुन्टोलाले गरेका थिए र विदेशमा औद्योगिकीकरण गरिएको छ, जस्तै Intel द्वारा विकसित ४५/३२ न्यानोमिटर चिपमा उच्च डाइइलेक्ट्रिक फिल्म। चीनमा, मेरो देशले विदेशी देशहरू भन्दा ३० वर्ष पछि ALD प्रविधि प्रस्तुत गर्यो। अक्टोबर २०१० मा, फिनल्याण्डको PICOSUN र फुदान विश्वविद्यालयले पहिलो पटक चीनमा ALD प्रविधि परिचय गराउँदै पहिलो घरेलु ALD शैक्षिक आदानप्रदान बैठक आयोजना गर्यो।
परम्परागत रासायनिक वाष्प निक्षेपणको तुलनामा (सीभीडी) र भौतिक वाष्प निक्षेपण (PVD) को साथ, ALD का फाइदाहरू उत्कृष्ट त्रि-आयामिक अनुरूपता, ठूलो-क्षेत्र फिल्म एकरूपता, र सटीक मोटाई नियन्त्रण हुन्, जुन जटिल सतह आकारहरू र उच्च पक्ष अनुपात संरचनाहरूमा अल्ट्रा-पातलो फिल्महरू बढाउनको लागि उपयुक्त छन्।
—डेटा स्रोत: सिंघुआ विश्वविद्यालयको माइक्रो-न्यानो प्रशोधन प्लेटफर्म—
मूरपछिको युगमा, वेफर उत्पादनको जटिलता र प्रक्रियाको मात्रामा धेरै सुधार भएको छ। उदाहरणको रूपमा तर्क चिप्स लिँदा, ४५nm भन्दा कम प्रक्रियाहरू भएका उत्पादन लाइनहरूको संख्यामा वृद्धि भएको छ, विशेष गरी २८nm र सोभन्दा कम प्रक्रियाहरू भएका उत्पादन लाइनहरू, कोटिंग मोटाई र परिशुद्धता नियन्त्रणको लागि आवश्यकताहरू बढी छन्। बहु एक्सपोजर प्रविधिको परिचय पछि, आवश्यक ALD प्रक्रिया चरणहरू र उपकरणहरूको संख्या उल्लेखनीय रूपमा बढेको छ; मेमोरी चिप्सको क्षेत्रमा, मुख्यधारा निर्माण प्रक्रिया २D NAND बाट ३D NAND संरचनामा विकसित भएको छ, आन्तरिक तहहरूको संख्या बढ्दै गएको छ, र कम्पोनेन्टहरूले बिस्तारै उच्च-घनत्व, उच्च पक्ष अनुपात संरचनाहरू प्रस्तुत गरेका छन्, र ALD को महत्त्वपूर्ण भूमिका देखा पर्न थालेको छ। अर्धचालकहरूको भविष्यको विकासको दृष्टिकोणबाट, ALD प्रविधिले मूरपछिको युगमा बढ्दो रूपमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्नेछ।
उदाहरणका लागि, ALD एक मात्र निक्षेपण प्रविधि हो जसले जटिल 3D स्ट्याक्ड संरचनाहरू (जस्तै 3D-NAND) को कभरेज र फिल्म प्रदर्शन आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ। यो तलको चित्रमा स्पष्ट रूपमा देख्न सकिन्छ। CVD A (नीलो) मा जम्मा गरिएको फिल्मले संरचनाको तल्लो भागलाई पूर्ण रूपमा ढाक्दैन; कभरेज प्राप्त गर्न CVD (CVD B) मा केही प्रक्रिया समायोजनहरू गरिए पनि, तल्लो क्षेत्रको फिल्म प्रदर्शन र रासायनिक संरचना धेरै कमजोर छ (चित्रमा सेतो क्षेत्र); यसको विपरीत, ALD प्रविधिको प्रयोगले पूर्ण फिल्म कभरेज देखाउँछ, र संरचनाको सबै क्षेत्रहरूमा उच्च-गुणस्तर र एकरूप फिल्म गुणहरू प्राप्त गरिन्छ।
—-चित्र CVD को तुलनामा ALD प्रविधिका फाइदाहरू (स्रोत: ASM)—-
छोटो अवधिमा CVD ले अझै पनि सबैभन्दा ठूलो बजार हिस्सा ओगटेको भए तापनि, ALD वेफर फ्याब उपकरण बजारको सबैभन्दा छिटो बढ्दो भागहरू मध्ये एक बनेको छ। ठूलो वृद्धि सम्भावना र चिप निर्माणमा प्रमुख भूमिका भएको यस ALD बजारमा, ASM ALD उपकरणको क्षेत्रमा एक अग्रणी कम्पनी हो।
पोस्ट समय: जुन-१२-२०२४