İnce film kaplama, yarı iletkenin ana alt tabaka malzemesi üzerine bir film tabakası kaplama işlemidir. Bu film, silikon dioksit gibi yalıtım bileşiği, polisilikon yarı iletken, bakır gibi metaller de dahil olmak üzere çeşitli malzemelerden yapılabilir. Kaplama için kullanılan ekipmana ince film kaplama ekipmanı denir.
Yarı iletken çip üretim sürecinin perspektifinden bakıldığında, ön uç süreçte yer almaktadır.
İnce film hazırlama süreci, film oluşturma yöntemine göre iki kategoriye ayrılabilir: fiziksel buhar biriktirme (PVD) ve kimyasal buhar biriktirme.(Kardiyovasküler Hastalık)Bunların arasında CVD proses ekipmanlarının oranı daha yüksektir.
Fiziksel buhar biriktirme (PVD), buharlaştırma, püskürtme, iyon ışını vb. yöntemler de dahil olmak üzere, malzeme kaynağının yüzeyinin buharlaştırılması ve düşük basınçlı gaz/plazma yoluyla alt tabakanın yüzeyine biriktirilmesi anlamına gelir;
Kimyasal buhar biriktirme (CVD(Bu terim, gaz karışımının kimyasal reaksiyonu yoluyla silikon levhanın yüzeyine katı bir film tabakasının biriktirilmesi sürecini ifade eder. Reaksiyon koşullarına (basınç, öncü madde) göre atmosferik basınçlı olarak sınıflandırılır.CVD(APCVD), düşük basınçCVD(LPCVD), plazma destekli CVD (PECVD), yüksek yoğunluklu plazma CVD (HDPCVD) ve atomik katman biriktirme (ALD).
LPCVD: LPCVD, daha iyi katman kaplama yeteneği, iyi bileşim ve yapı kontrolü, yüksek biriktirme hızı ve çıktısı sunar ve partikül kirliliğinin kaynağını büyük ölçüde azaltır. Reaksiyonu sürdürmek için ısı kaynağı olarak ısıtma ekipmanına dayanır; sıcaklık kontrolü ve gaz basıncı çok önemlidir. TopCon hücrelerinin çok katmanlı üretiminde yaygın olarak kullanılır.
PECVD: PECVD, ince film kaplama işleminin düşük sıcaklıkta (450 derecenin altında) gerçekleştirilmesi için radyo frekansı indüksiyonu ile üretilen plazmaya dayanır. Düşük sıcaklıkta kaplama, en büyük avantajıdır; bu sayede enerji tasarrufu sağlanır, maliyetler düşürülür, üretim kapasitesi artırılır ve yüksek sıcaklığın neden olduğu silikon levhalardaki azınlık taşıyıcılarının ömür süresi azalması azaltılır. PERC, TOPCON ve HJT gibi çeşitli hücrelerin üretim süreçlerinde uygulanabilir.
ALD: İyi film homojenliği, yoğun ve deliksiz yapı, iyi basamak kaplama özellikleri, düşük sıcaklıkta (oda sıcaklığı-400℃) gerçekleştirilebilme, film kalınlığının basit ve hassas bir şekilde kontrol edilebilmesi, farklı şekillerdeki alt tabakalara geniş uygulama alanı ve reaktif akışının homojenliğinin kontrol edilmesine gerek olmaması gibi avantajlara sahiptir. Ancak dezavantajı, film oluşum hızının yavaş olmasıdır. Örneğin, nanoyapılı yalıtkanlar (Al2O3/TiO2) ve ince film elektrolüminesan ekranlar (TFEL) üretmek için kullanılan çinko sülfür (ZnS) ışık yayan tabaka gibi.
Atomik katman biriktirme (ALD), bir alt tabakanın yüzeyine katman katman, tek bir atomik katman şeklinde ince bir film oluşturan bir vakum kaplama işlemidir. Bu teknoloji, 1974 yılında Fin malzeme fizikçisi Tuomo Suntola tarafından geliştirilmiş ve 1 milyon avroluk Milenyum Teknoloji Ödülü'nü kazanmıştır. ALD teknolojisi başlangıçta düz panel elektrolüminesan ekranlar için kullanılmış, ancak yaygın olarak kullanılmamıştır. ALD teknolojisi, yarı iletken endüstrisi tarafından ancak 21. yüzyılın başlarında benimsenmeye başlanmıştır. Geleneksel silikon oksidin yerini alacak ultra ince yüksek dielektrik malzemeler üreterek, alan etkili transistörlerin hat genişliğinin azalmasından kaynaklanan kaçak akım sorununu başarıyla çözmüş ve Moore Yasası'nın daha küçük hat genişliklerine doğru gelişmesine yol açmıştır. Dr. Tuomo Suntola bir keresinde ALD'nin bileşenlerin entegrasyon yoğunluğunu önemli ölçüde artırabileceğini söylemiştir.
Kamuya açık veriler, ALD teknolojisinin 1974 yılında Finlandiya'daki PICOSUN şirketinden Dr. Tuomo Suntola tarafından icat edildiğini ve Intel tarafından geliştirilen 45/32 nanometre çipteki yüksek dielektrik film gibi yurt dışında sanayileştirildiğini göstermektedir. Çin'de ise ALD teknolojisi yabancı ülkelerden 30 yıldan fazla bir süre sonra tanıtılmıştır. Ekim 2010'da Finlandiya'daki PICOSUN ve Fudan Üniversitesi, ALD teknolojisini Çin'e ilk kez tanıtan ilk yerli ALD akademik değişim toplantısına ev sahipliği yapmıştır.
Geleneksel kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle karşılaştırıldığında (CVDALD'nin avantajları arasında, fiziksel buhar biriktirme (PVD) ve diğer yöntemlere kıyasla, mükemmel üç boyutlu uyumluluk, geniş alanlı film homojenliği ve hassas kalınlık kontrolü yer almaktadır; bu özellikler, karmaşık yüzey şekillerine ve yüksek en boy oranına sahip yapılara ultra ince filmler yetiştirmek için uygundur.
—Veri kaynağı: Tsinghua Üniversitesi Mikro-nano işleme platformu—
Moore sonrası dönemde, yonga levha üretiminin karmaşıklığı ve işlem hacmi büyük ölçüde iyileştirilmiştir. Mantık çiplerini örnek alacak olursak, özellikle 28 nm ve altındaki üretim hatları olmak üzere, 45 nm'nin altındaki üretim hatlarının sayısının artmasıyla, kaplama kalınlığı ve hassas kontrol gereksinimleri de artmıştır. Çoklu pozlama teknolojisinin 도입undan sonra, gerekli ALD işlem adımlarının ve ekipmanlarının sayısı önemli ölçüde artmıştır; bellek çipleri alanında, ana akım üretim süreci 2D NAND'dan 3D NAND yapısına evrilmiş, iç katman sayısı sürekli artmış ve bileşenler kademeli olarak yüksek yoğunluklu, yüksek en boy oranlı yapılar sunmaya başlamış ve ALD'nin önemli rolü ortaya çıkmaya başlamıştır. Yarı iletkenlerin gelecekteki gelişimi açısından bakıldığında, ALD teknolojisi Moore sonrası dönemde giderek daha önemli bir rol oynayacaktır.
Örneğin, ALD, karmaşık 3 boyutlu istiflenmiş yapıların (3 boyutlu NAND gibi) kaplama ve film performansı gereksinimlerini karşılayabilen tek kaplama teknolojisidir. Bu, aşağıdaki şekilde açıkça görülebilir. CVD A'da (mavi) kaplanmış film, yapının alt kısmını tamamen kaplamaz; kaplama sağlamak için CVD'ye (CVD B) bazı işlem ayarlamaları yapılsa bile, alt bölgenin film performansı ve kimyasal bileşimi çok zayıftır (şekildeki beyaz alan); buna karşılık, ALD teknolojisinin kullanımı tam film kaplaması gösterir ve yapının tüm alanlarında yüksek kaliteli ve homojen film özellikleri elde edilir.
—ALD teknolojisinin CVD'ye kıyasla avantajlarını gösteren resim (Kaynak: ASM)—
CVD kısa vadede hala en büyük pazar payına sahip olsa da, ALD, yonga üretim ekipmanı pazarının en hızlı büyüyen alanlarından biri haline geldi. Çip üretiminde kilit rol oynayan ve büyük büyüme potansiyeli taşıyan bu ALD pazarında, ASM, ALD ekipmanı alanında lider bir şirkettir.
Yayın tarihi: 12 Haz-2024