Ang thin film deposition ay ang pagpapatong ng isang patong ng pelikula sa pangunahing materyal ng substrate ng semiconductor. Ang pelikulang ito ay maaaring gawin mula sa iba't ibang materyales, tulad ng insulating compound na silicon dioxide, semiconductor polysilicon, metal na tanso, atbp. Ang kagamitang ginagamit para sa pagpapatong ay tinatawag na thin film deposition equipment.
Mula sa perspektibo ng proseso ng paggawa ng semiconductor chip, ito ay matatagpuan sa prosesong front-end.
Ang proseso ng paghahanda ng manipis na pelikula ay maaaring hatiin sa dalawang kategorya ayon sa paraan ng pagbuo ng pelikula: pisikal na pagdeposito ng singaw (PVD) at kemikal na pagdeposito ng singaw.(CVD), kung saan ang mga kagamitan sa proseso ng CVD ay bumubuo ng mas mataas na proporsyon.
Ang pisikal na pagdeposito ng singaw (PVD) ay tumutukoy sa pagsingaw ng ibabaw ng pinagmumulan ng materyal at pagdeposito sa ibabaw ng substrate sa pamamagitan ng low-pressure gas/plasma, kabilang ang pagsingaw, sputtering, ion beam, atbp.;
Pagdeposito ng kemikal na singaw (CVD) ay tumutukoy sa proseso ng pagdedeposito ng isang solidong pelikula sa ibabaw ng silicon wafer sa pamamagitan ng isang kemikal na reaksyon ng pinaghalong gas. Ayon sa mga kondisyon ng reaksyon (presyon, precursor), ito ay nahahati sa presyon ng atmosperaCVD(APCVD), mababang presyonCVD(LPCVD), pinahusay na CVD sa plasma (PECVD), mataas na densidad na plasma CVD (HDPCVD) at atomic layer deposition (ALD).
LPCVD: Ang LPCVD ay may mas mahusay na kakayahang sumakop sa mga hakbang, mahusay na pagkontrol sa komposisyon at istraktura, mataas na rate ng deposisyon at output, at lubos na binabawasan ang pinagmumulan ng polusyon ng particle. Ang pag-asa sa kagamitan sa pag-init bilang pinagmumulan ng init upang mapanatili ang reaksyon, ang pagkontrol sa temperatura at presyon ng gas ay napakahalaga. Malawakang ginagamit sa paggawa ng Poly layer ng mga TopCon cell.
PECVD: Ang PECVD ay umaasa sa plasma na nalilikha ng radio frequency induction upang makamit ang mababang temperatura (mas mababa sa 450 degrees) ng proseso ng thin film deposition. Ang low temperature deposition ang pangunahing bentahe nito, sa gayon ay nakakatipid ng enerhiya, nakakabawas ng mga gastos, nagpapataas ng kapasidad ng produksyon, at nakakabawas sa lifetime decay ng mga minority carrier sa mga silicon wafer na dulot ng mataas na temperatura. Maaari itong ilapat sa mga proseso ng iba't ibang cell tulad ng PERC, TOPCON, at HJT.
ALD: Mahusay na pagkakapareho ng pelikula, siksik at walang butas, mahusay na katangian ng pagtakip sa mga hakbang, maaaring isagawa sa mababang temperatura (temperatura ng silid - 400℃), madali at tumpak na makontrol ang kapal ng pelikula, malawakang naaangkop sa mga substrate na may iba't ibang hugis, at hindi kailangang kontrolin ang pagkakapareho ng daloy ng reactant. Ngunit ang disbentaha ay mabagal ang bilis ng pagbuo ng pelikula. Tulad ng zinc sulfide (ZnS) light-emitting layer na ginagamit upang makagawa ng mga nanostructured insulator (Al2O3/TiO2) at thin-film electroluminescent display (TFEL).
Ang atomic layer deposition (ALD) ay isang proseso ng vacuum coating na bumubuo ng manipis na pelikula sa ibabaw ng substrate patong-patong sa anyo ng isang atomic layer. Noon pa mang 1974, binuo ng Finnish material physicist na si Tuomo Suntola ang teknolohiyang ito at nanalo ng 1 milyong euro na Millennium Technology Award. Ang teknolohiyang ALD ay orihinal na ginamit para sa mga flat-panel electroluminescent display, ngunit hindi ito malawakang ginamit. Sa simula pa lamang ng ika-21 siglo nagsimulang gamitin ang teknolohiyang ALD ng industriya ng semiconductor. Sa pamamagitan ng paggawa ng mga ultra-thin high-dielectric na materyales upang palitan ang tradisyonal na silicon oxide, matagumpay nitong nalutas ang problema sa leakage current na dulot ng pagbawas ng lapad ng linya ng mga field effect transistor, na nag-udyok sa Moore's Law na lalong umunlad patungo sa mas maliliit na lapad ng linya. Minsan ay sinabi ni Dr. Tuomo Suntola na ang ALD ay maaaring makabuluhang magpataas ng integration density ng mga bahagi.
Ipinapakita ng pampublikong datos na ang teknolohiyang ALD ay naimbento ni Dr. Tuomo Suntola ng PICOSUN sa Finland noong 1974 at naging industriyalisado sa ibang bansa, tulad ng high dielectric film sa 45/32 nanometer chip na binuo ng Intel. Sa Tsina, ipinakilala ng aking bansa ang teknolohiyang ALD nang mahigit 30 taon na mas huli kaysa sa mga dayuhang bansa. Noong Oktubre 2010, ang PICOSUN sa Finland at ang Fudan University ay nagdaos ng unang domestic ALD academic exchange meeting, na unang nagpakilala ng teknolohiyang ALD sa Tsina.
Kung ikukumpara sa tradisyonal na kemikal na pagdedeposito ng singaw (CVD) at physical vapor deposition (PVD), ang mga bentahe ng ALD ay mahusay na three-dimensional conformality, large-area film uniformity, at tumpak na pagkontrol sa kapal, na angkop para sa pagpapatubo ng mga ultra-thin film sa mga kumplikadong hugis sa ibabaw at mga istrukturang may mataas na aspect ratio.
—Pinagmulan ng datos: Plataporma ng pagproseso ng micro-nano ng Tsinghua University—
Sa panahon pagkatapos ni Moore, ang pagiging kumplikado at dami ng proseso ng paggawa ng wafer ay lubos na napabuti. Kung gagamitin natin ang mga logic chip bilang halimbawa, sa pagtaas ng bilang ng mga linya ng produksyon na may mga prosesong mas mababa sa 45nm, lalo na ang mga linya ng produksyon na may mga prosesong 28nm at mas mababa, ang mga kinakailangan para sa kapal ng patong at kontrol ng katumpakan ay mas mataas. Matapos ang pagpapakilala ng teknolohiya ng multiple exposure, ang bilang ng mga hakbang sa proseso ng ALD at kagamitan na kinakailangan ay tumaas nang malaki; sa larangan ng mga memory chip, ang pangunahing proseso ng pagmamanupaktura ay umunlad mula sa 2D NAND patungo sa 3D NAND na istraktura, ang bilang ng mga panloob na layer ay patuloy na tumataas, at ang mga bahagi ay unti-unting nagpakita ng mga istrukturang may mataas na densidad at mataas na aspect ratio, at ang mahalagang papel ng ALD ay nagsimulang lumitaw. Mula sa pananaw ng hinaharap na pag-unlad ng mga semiconductor, ang teknolohiya ng ALD ay gaganap ng isang lalong mahalagang papel sa panahon pagkatapos ni Moore.
Halimbawa, ang ALD lamang ang teknolohiya ng deposition na maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa coverage at film performance ng mga kumplikadong 3D stacked structure (tulad ng 3D-NAND). Malinaw itong makikita sa larawan sa ibaba. Ang film na idineposito sa CVD A (asul) ay hindi ganap na natatakpan ang ibabang bahagi ng istraktura; kahit na may ilang pagsasaayos sa proseso na ginawa sa CVD (CVD B) upang makamit ang coverage, ang film performance at kemikal na komposisyon ng ilalim na bahagi ay napakahina (puting bahagi sa larawan); sa kabaligtaran, ang paggamit ng teknolohiya ng ALD ay nagpapakita ng kumpletong coverage ng film, at ang mataas na kalidad at pare-parehong katangian ng film ay nakakamit sa lahat ng bahagi ng istraktura.
—-Larawan Mga Bentahe ng Teknolohiyang ALD kumpara sa CVD (Pinagmulan: ASM)—-
Bagama't ang CVD pa rin ang may pinakamalaking bahagi sa merkado sa maikling panahon, ang ALD ay naging isa sa pinakamabilis na lumalagong bahagi ng merkado ng kagamitan sa paggawa ng wafer. Sa merkado ng ALD na ito na may malaking potensyal sa paglago at mahalagang papel sa paggawa ng chip, ang ASM ay isang nangungunang kumpanya sa larangan ng kagamitan sa ALD.
Oras ng pag-post: Hunyo-12-2024