Uwekaji wa filamu nyembamba ni kufunika safu ya filamu kwenye nyenzo kuu ya semiconductor. Filamu hii inaweza kutengenezwa kwa vifaa mbalimbali, kama vile kiwanja cha kuhami silicon dioksidi, polisilicon ya semiconductor, shaba ya chuma, n.k. Vifaa vinavyotumika kwa mipako huitwa vifaa vya uwekaji wa filamu nyembamba.
Kwa mtazamo wa mchakato wa utengenezaji wa chipu za nusu-semiconductor, iko katika mchakato wa mbele.
Mchakato wa utayarishaji wa filamu nyembamba unaweza kugawanywa katika makundi mawili kulingana na mbinu yake ya kutengeneza filamu: uwekaji wa mvuke wa kimwili (PVD) na uwekaji wa mvuke wa kemikali(CVD), kati ya hizo vifaa vya usindikaji wa CVD vinachangia sehemu kubwa zaidi.
Uwekaji wa mvuke wa kimwili (PVD) hurejelea uvukizi wa uso wa chanzo cha nyenzo na uwekaji kwenye uso wa substrate kupitia gesi/plasma yenye shinikizo la chini, ikiwa ni pamoja na uvukizi, matone, boriti ya ioni, n.k.;
Uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD) inarejelea mchakato wa kuweka filamu ngumu kwenye uso wa kaki ya silikoni kupitia mmenyuko wa kemikali wa mchanganyiko wa gesi. Kulingana na hali ya mmenyuko (shinikizo, mtangulizi), imegawanywa katika shinikizo la angahewaCVD(APCVD), shinikizo la chiniCVD(LPCVD), CVD iliyoimarishwa kwa plasma (PECVD), CVD ya plasma yenye msongamano mkubwa (HDPCVD) na utuaji wa tabaka la atomiki (ALD).
LPCVD: LPCVD ina uwezo bora wa kufunika hatua, utungaji mzuri na udhibiti wa muundo, kiwango cha juu cha utuaji na utoaji, na hupunguza sana chanzo cha uchafuzi wa chembe. Kutegemea vifaa vya kupasha joto kama chanzo cha joto ili kudumisha mmenyuko, udhibiti wa halijoto na shinikizo la gesi ni muhimu sana. Hutumika sana katika utengenezaji wa safu ya Poly ya seli za TopCon.
PECVD: PECVD hutegemea plasma inayozalishwa na uanzishaji wa masafa ya redio ili kufikia halijoto ya chini (chini ya digrii 450) ya mchakato wa uwekaji wa filamu nyembamba. Uwekaji wa halijoto ya chini ndio faida yake kuu, na hivyo kuokoa nishati, kupunguza gharama, kuongeza uwezo wa uzalishaji, na kupunguza uozo wa maisha wa wabebaji wachache katika wafers za silikoni unaosababishwa na halijoto ya juu. Inaweza kutumika kwa michakato ya seli mbalimbali kama vile PERC, TOPCON, na HJT.
ALD: Usawa mzuri wa filamu, mnene na bila mashimo, sifa nzuri za kufunika hatua, zinaweza kufanywa kwa joto la chini (joto la chumba - 400℃), zinaweza kudhibiti unene wa filamu kwa urahisi na kwa usahihi, zinatumika sana kwa substrates za maumbo tofauti, na hazihitaji kudhibiti usawa wa mtiririko wa kitendanishi. Lakini hasara ni kwamba kasi ya uundaji wa filamu ni polepole. Kama vile safu ya kutoa mwanga ya zinki sulfidi (ZnS) inayotumika kutengeneza vihami vilivyo na muundo mdogo (Al2O3/TiO2) na maonyesho ya elektroni ya mwangaza wa filamu nyembamba (TFEL).
Uwekaji wa safu ya atomiki (ALD) ni mchakato wa mipako ya utupu ambao huunda filamu nyembamba kwenye uso wa safu ya substrate kwa safu katika umbo la safu moja ya atomiki. Mapema mwaka wa 1974, mwanafizikia wa nyenzo wa Kifini Tuomo Suntola alitengeneza teknolojia hii na kushinda Tuzo ya Teknolojia ya Milenia ya euro milioni 1. Teknolojia ya ALD hapo awali ilitumika kwa maonyesho ya elektroni ya paneli tambarare, lakini haikutumika sana. Haikuwa hadi mwanzoni mwa karne ya 21 ndipo teknolojia ya ALD ilianza kupitishwa na tasnia ya semiconductor. Kwa kutengeneza vifaa vyembamba sana vya dielektriki ili kuchukua nafasi ya oksidi ya silicon ya kitamaduni, ilitatua kwa mafanikio tatizo la mkondo wa uvujaji lililosababishwa na kupunguzwa kwa upana wa mstari wa transistors za athari ya uwanja, na kusababisha Sheria ya Moore kuendeleza zaidi kuelekea upana mdogo wa mstari. Dkt. Tuomo Suntola aliwahi kusema kwamba ALD inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa msongamano wa ujumuishaji wa vipengele.
Takwimu za umma zinaonyesha kwamba teknolojia ya ALD ilivumbuliwa na Dkt. Tuomo Suntola wa PICOSUN nchini Finland mnamo 1974 na imeendelezwa kiviwanda nje ya nchi, kama vile filamu ya dielectric yenye kiwango cha juu katika chipu ya nanomita 45/32 iliyotengenezwa na Intel. Nchini China, nchi yangu ilianzisha teknolojia ya ALD zaidi ya miaka 30 baadaye kuliko nchi za kigeni. Mnamo Oktoba 2010, PICOSUN nchini Finland na Chuo Kikuu cha Fudan ziliandaa mkutano wa kwanza wa ndani wa kubadilishana masomo ya ALD, na kuanzisha teknolojia ya ALD nchini China kwa mara ya kwanza.
Ikilinganishwa na uwekaji wa mvuke wa kemikali wa kitamaduni (CVD) na uwekaji wa mvuke wa kimwili (PVD), faida za ALD ni ulinganifu bora wa pande tatu, usawa wa filamu ya eneo kubwa, na udhibiti sahihi wa unene, ambao unafaa kwa kukuza filamu nyembamba sana kwenye maumbo tata ya uso na miundo ya uwiano wa juu.
—Chanzo cha data: Jukwaa la usindikaji wa nano ndogo la Chuo Kikuu cha Tsinghua—
Katika enzi ya baada ya Moore, ugumu na kiasi cha mchakato wa utengenezaji wa wafer kimeboreshwa sana. Kwa mfano, kwa kuzingatia chips za mantiki, pamoja na ongezeko la idadi ya mistari ya uzalishaji yenye michakato chini ya 45nm, haswa mistari ya uzalishaji yenye michakato ya 28nm na chini, mahitaji ya unene wa mipako na udhibiti wa usahihi ni ya juu zaidi. Baada ya kuanzishwa kwa teknolojia ya mfiduo mwingi, idadi ya hatua za mchakato wa ALD na vifaa vinavyohitajika imeongezeka sana; katika uwanja wa chips za kumbukumbu, mchakato mkuu wa utengenezaji umebadilika kutoka 2D NAND hadi muundo wa 3D NAND, idadi ya tabaka za ndani imeendelea kuongezeka, na vipengele vimewasilisha polepole miundo ya msongamano wa juu, uwiano wa juu, na jukumu muhimu la ALD limeanza kujitokeza. Kwa mtazamo wa maendeleo ya baadaye ya semiconductors, teknolojia ya ALD itachukua jukumu muhimu zaidi katika enzi ya baada ya Moore.
Kwa mfano, ALD ndiyo teknolojia pekee ya uwekaji inayoweza kukidhi mahitaji ya ufunikaji na utendaji wa filamu ya miundo tata ya 3D iliyorundikwa (kama vile 3D-NAND). Hii inaweza kuonekana wazi katika mchoro ulio hapa chini. Filamu iliyowekwa katika CVD A (bluu) haifuniki kabisa sehemu ya chini ya muundo; hata kama marekebisho fulani ya mchakato yanafanywa kwa CVD (CVD B) ili kufikia ufunikaji, utendaji wa filamu na muundo wa kemikali wa eneo la chini ni duni sana (eneo jeupe kwenye mchoro); kwa upande mwingine, matumizi ya teknolojia ya ALD yanaonyesha ufunikaji kamili wa filamu, na sifa za filamu zenye ubora wa juu na sare hupatikana katika maeneo yote ya muundo.
—-Picha Faida za teknolojia ya ALD ikilinganishwa na CVD (Chanzo: ASM)—-
Ingawa CVD bado inachukua sehemu kubwa zaidi ya soko kwa muda mfupi, ALD imekuwa moja ya sehemu zinazokua kwa kasi zaidi katika soko la vifaa vya wafer fab. Katika soko hili la ALD lenye uwezo mkubwa wa ukuaji na jukumu muhimu katika utengenezaji wa chipsi, ASM ni kampuni inayoongoza katika uwanja wa vifaa vya ALD.
Muda wa chapisho: Juni-12-2024