Наношење танког филма је наношење слоја филма на главни материјал подлоге полупроводника. Овај филм може бити направљен од различитих материјала, као што су изолациони материјал силицијум диоксид, полупроводнички полисилицијум, метални бакар итд. Опрема која се користи за наношење назива се опрема за наношење танког филма.
Са становишта процеса производње полупроводничких чипова, он се налази у процесу предњег дела (front-end).
Процес припреме танког филма може се поделити у две категорије према методи формирања филма: физичко таложење из паре (PVD) и хемијско таложење из паре.(КВБ), међу којима опрема за CVD процес чини већи удео.
Физичко таложење из паре (PVD) односи се на испаравање површине изворног материјала и таложење на површину подлоге помоћу гаса/плазме ниског притиска, укључујући испаравање, распршивање, јонски сноп итд.;
Хемијско таложење из парне фазе (КВБ) се односи на процес наношења чврстог филма на површину силицијумске плочице путем хемијске реакције са гасном смешом. Према условима реакције (притисак, прекурсор), дели се на атмосферски притисакКВБ(APCVD), низак притисакКВБ(LPCVD), плазмом побољшана CVD (PECVD), плазмом високе густине CVD (HDPCVD) и таложење атомског слоја (ALD).
LPCVD: LPCVD има бољу способност покривања корака, добру контролу састава и структуре, високу брзину таложења и излаз, и значајно смањује извор загађења честицама. Ослањање на опрему за грејање као извор топлоте за одржавање реакције, контрола температуре и притисак гаса су веома важни. Широко се користи у производњи полислоја TopCon ћелија.
PECVD: PECVD се ослања на плазму генерисану радиофреквентном индукцијом како би се постигла ниска температура (мање од 450 степени) процеса таложења танког филма. Таложење на ниској температури је његова главна предност, чиме се штеди енергија, смањују трошкови, повећава производни капацитет и смањује распад мањинских носилаца набоја у силицијумским плочицама током животног века узрокован високом температуром. Може се применити на процесе различитих ћелија као што су PERC, TOPCON и HJT.
ALD: Добра уједначеност филма, густ и без рупа, добре карактеристике покривености степеница, може се изводити на ниској температури (собна температура -400℃), може једноставно и прецизно контролисати дебљину филма, широко је применљив на подлоге различитих облика и не захтева контролу уједначености протока реактанта. Али недостатак је што је брзина формирања филма спора. На пример, слој цинк сулфида (ZnS) који емитује светлост користи се за производњу наноструктурираних изолатора (Al2O3/TiO2) и танкослојних електролуминисцентних дисплеја (TFEL).
Атомско наношење слојева (ALD) је процес вакуумског премазивања којим се на површини подлоге формира танак филм слој по слој у облику једног атомског слоја. Још 1974. године, фински физичар материјала Туомо Сунтола развио је ову технологију и освојио награду за миленијумску технологију од милион евра. ALD технологија је првобитно коришћена за равне електролуминисцентне дисплеје, али није била широко коришћена. Тек почетком 21. века ALD технологија је почела да се усваја у полупроводничкој индустрији. Производњом ултратанких високодиелектричних материјала који замењују традиционални силицијум оксид, успешно је решен проблем струје цурења изазван смањењем ширине линије транзистора са ефектом поља, што је подстакло Муров закон да се даље развија ка мањим ширинама линија. Др Туомо Сунтола је једном рекао да ALD може значајно повећати густину интеграције компоненти.
Јавно доступни подаци показују да је ALD технологију изумео др Туомо Сунтола из PICOSUN-а у Финској 1974. године и да је индустријализована у иностранству, као што је високодиелектрични филм у чипу од 45/32 нанометара који је развио Intel. У Кини је моја земља увела ALD технологију више од 30 година касније од страних земаља. У октобру 2010. године, PICOSUN у Финској и Универзитет Фудан били су домаћини првог домаћег ALD академског састанка за размену, први пут представљајући ALD технологију Кини.
У поређењу са традиционалним хемијским таложењем из паре (КВБ) и физичког таложења из паре (PVD), предности ALD-а су одлична тродимензионална конформност, уједначеност филма велике површине и прецизна контрола дебљине, што је погодно за узгој ултратанких филмова на сложеним површинским облицима и структурама са високим односом ширине и висине.
—Извор података: Микро-нано платформа за обраду Универзитета Цингхуа—
У пост-Муровом добу, сложеност и обим процеса производње плочица су значајно побољшани. Узимајући логичке чипове као пример, са повећањем броја производних линија са процесима испод 45nm, посебно производних линија са процесима од 28nm и мање, захтеви за дебљином премаза и прецизном контролом су већи. Након увођења технологије вишеструке експозиције, број корака ALD процеса и потребне опреме се значајно повећао; у области меморијских чипова, главни производни процес је еволуирао од 2D NAND до 3D NAND структуре, број унутрашњих слојева је наставио да расте, а компоненте су постепено представљале структуре високе густине, високог односа ширине и висине, и важна улога ALD-а је почела да се појављује. Из перспективе будућег развоја полупроводника, ALD технологија ће играти све важнију улогу у пост-Муровом добу.
На пример, ALD је једина технологија наношења која може да задовољи захтеве за покривеношћу и перформансама филма сложених 3D наслаганих структура (као што је 3D-NAND). То се јасно може видети на слици испод. Филм нанесен у CVD A (плаво) не покрива у потпуности доњи део структуре; чак и ако се изврше нека подешавања процеса CVD-а (CVD B) да би се постигла покривеност, перформансе филма и хемијски састав доњег дела су веома лоши (бело подручје на слици); насупрот томе, употреба ALD технологије показује потпуну покривеност филма, а висококвалитетна и уједначена својства филма постижу се у свим деловима структуре.
—-Слика Предности ALD технологије у поређењу са CVD (Извор: ASM)—-
Иако CVD и даље заузима највећи тржишни удео у кратком року, ALD је постао један од најбрже растућих делова тржишта опреме за производњу плочица. На овом ALD тржишту са великим потенцијалом раста и кључном улогом у производњи чипова, ASM је водећа компанија у области ALD опреме.
Време објаве: 12. јун 2024.