İnce film biriktirme, yarı iletkenin ana alt tabaka malzemesi üzerine bir film tabakası kaplamaktır. Bu film, yalıtım bileşiği silisyum dioksit, yarı iletken polisilikon, metal bakır vb. gibi çeşitli malzemelerden yapılabilir. Kaplama için kullanılan ekipmana ince film biriktirme ekipmanı denir.
Yarı iletken çip üretim süreci perspektifinden bakıldığında ön uç sürecinde yer almaktadır.
İnce film hazırlama süreci, film oluşturma yöntemine göre iki kategoriye ayrılabilir: fiziksel buhar biriktirme (PVD) ve kimyasal buhar biriktirme(CVD)Bunların arasında CVD proses ekipmanları daha büyük bir orana sahiptir.
Fiziksel buhar biriktirme (PVD), düşük basınçlı gaz/plazma yoluyla malzeme kaynağının yüzeyinin buharlaştırılması ve alt tabakanın yüzeyine biriktirilmesini ifade eder; buna buharlaştırma, püskürtme, iyon demeti vb. dahildir;
Kimyasal buhar biriktirme (CVD) gaz karışımının kimyasal reaksiyonu yoluyla silikon gofretin yüzeyine katı bir film biriktirme sürecini ifade eder. Reaksiyon koşullarına (basınç, öncü) göre atmosferik basınca ayrılırCVD(APCVD), düşük basınçCVD(LPCVD), plazma destekli CVD (PECVD), yüksek yoğunluklu plazma CVD (HDPCVD) ve atomik tabaka birikimi (ALD).
LPCVD: LPCVD daha iyi adım kapsama kabiliyetine, iyi bileşim ve yapı kontrolüne, yüksek biriktirme oranına ve çıktıya sahiptir ve parçacık kirliliğinin kaynağını büyük ölçüde azaltır. Reaksiyonu, sıcaklık kontrolünü ve gaz basıncını korumak için bir ısı kaynağı olarak ısıtma ekipmanına güvenmek çok önemlidir. TopCon hücrelerinin Poli katman üretiminde yaygın olarak kullanılır.
PECVD: PECVD, ince film biriktirme işleminin düşük sıcaklığını (450 dereceden az) elde etmek için radyo frekans indüksiyonuyla üretilen plazmaya dayanır. Düşük sıcaklıkta biriktirme, ana avantajıdır, böylece enerji tasarrufu sağlar, maliyetleri düşürür, üretim kapasitesini artırır ve yüksek sıcaklıktan kaynaklanan silikon gofretlerdeki azınlık taşıyıcılarının ömür boyu bozulmasını azaltır. PERC, TOPCON ve HJT gibi çeşitli hücrelerin işlemlerine uygulanabilir.
ALD: İyi film düzgünlüğü, yoğun ve deliksiz, iyi adım kaplama özellikleri, düşük sıcaklıkta (oda sıcaklığı-400℃) gerçekleştirilebilir, film kalınlığını basit ve doğru bir şekilde kontrol edebilir, farklı şekillerdeki alt tabakalara yaygın olarak uygulanabilir ve reaktan akışının düzgünlüğünü kontrol etmeye gerek yoktur. Ancak dezavantajı, film oluşum hızının yavaş olmasıdır. Örneğin, nanoyapılı yalıtkanlar (Al2O3/TiO2) ve ince film elektrolüminesans ekranlar (TFEL) üretmek için kullanılan çinko sülfür (ZnS) ışık yayan tabaka.
Atomik katman birikimi (ALD), tek bir atom katmanı şeklinde bir substratın yüzeyinde katman katman ince bir film oluşturan bir vakum kaplama işlemidir. 1974 gibi erken bir tarihte, Fin malzeme fiziği uzmanı Tuomo Suntola bu teknolojiyi geliştirdi ve 1 milyon avroluk Milenyum Teknoloji Ödülü'nü kazandı. ALD teknolojisi başlangıçta düz panel elektrolüminesans ekranlarda kullanıldı, ancak yaygın olarak kullanılmadı. ALD teknolojisinin yarı iletken endüstrisi tarafından benimsenmesi 21. yüzyılın başlarına kadar gerçekleşmedi. Geleneksel silikon oksidin yerini alacak ultra ince yüksek dielektrikli malzemeler üreterek, alan etkili transistörlerin hat genişliğinin azalmasından kaynaklanan kaçak akım sorununu başarıyla çözdü ve Moore Yasası'nın daha küçük hat genişliklerine doğru daha da gelişmesini sağladı. Dr. Tuomo Suntola bir keresinde ALD'nin bileşenlerin entegrasyon yoğunluğunu önemli ölçüde artırabileceğini söylemişti.
Kamuya açık veriler, ALD teknolojisinin 1974 yılında Finlandiya'daki PICOSUN'dan Dr. Tuomo Suntola tarafından icat edildiğini ve Intel tarafından geliştirilen 45/32 nanometre çipteki yüksek dielektrik film gibi yurtdışında endüstriyelleştirildiğini göstermektedir. Ülkem Çin'de ALD teknolojisini yabancı ülkelerden 30 yıldan daha geç tanıttı. Ekim 2010'da Finlandiya'daki PICOSUN ve Fudan Üniversitesi, ilk yerel ALD akademik değişim toplantısına ev sahipliği yaparak ALD teknolojisini ilk kez Çin'e tanıttı.
Geleneksel kimyasal buhar biriktirme ile karşılaştırıldığında (CVD) ve fiziksel buhar biriktirme (PVD) yöntemlerine kıyasla ALD'nin avantajları, karmaşık yüzey şekilleri ve yüksek en boy oranlı yapılar üzerinde ultra ince filmler yetiştirmek için uygun olan mükemmel üç boyutlu konformalite, geniş alanlı film düzgünlüğü ve hassas kalınlık kontrolüdür.
—Veri kaynağı: Tsinghua Üniversitesi'nin mikro-nano işleme platformu—
Moore sonrası dönemde, yonga üretiminin karmaşıklığı ve işlem hacmi büyük ölçüde iyileştirildi. Mantık yongalarını örnek alırsak, özellikle 28 nm ve altı işlemlere sahip üretim hatları olmak üzere 45 nm'nin altındaki işlemlere sahip üretim hatlarının sayısının artmasıyla, kaplama kalınlığı ve hassas kontrol gereksinimleri daha yüksek hale geldi. Çoklu pozlama teknolojisinin tanıtılmasından sonra, ALD işlem adımlarının ve gerekli ekipmanların sayısı önemli ölçüde arttı; bellek yongaları alanında, ana akım üretim süreci 2D NAND'den 3D NAND yapısına doğru evrildi, iç katmanların sayısı artmaya devam etti ve bileşenler kademeli olarak yüksek yoğunluklu, yüksek en boy oranlı yapılar sundu ve ALD'nin önemli rolü ortaya çıkmaya başladı. Yarı iletkenlerin gelecekteki gelişimi açısından, ALD teknolojisi Moore sonrası dönemde giderek daha önemli bir rol oynayacaktır.
Örneğin, ALD, karmaşık 3D yığılmış yapıların (3D-NAND gibi) kapsama ve film performansı gereksinimlerini karşılayabilen tek biriktirme teknolojisidir. Bu, aşağıdaki şekilde canlı bir şekilde görülebilir. CVD A'da biriktirilen film (mavi), yapının alt kısmını tamamen kaplamaz; kapsamayı elde etmek için CVD'de (CVD B) bazı işlem ayarlamaları yapılsa bile, alt alanın film performansı ve kimyasal bileşimi çok zayıftır (şekildeki beyaz alan); buna karşılık, ALD teknolojisinin kullanımı tam film kapsaması gösterir ve yapının tüm alanlarında yüksek kaliteli ve düzgün film özellikleri elde edilir.
—-Resim ALD teknolojisinin CVD'ye kıyasla avantajları (Kaynak: ASM)—-
CVD kısa vadede hala en büyük pazar payına sahip olsa da, ALD, wafer fab ekipman pazarının en hızlı büyüyen parçalarından biri haline geldi. Büyük büyüme potansiyeline ve çip üretiminde kilit bir role sahip olan bu ALD pazarında, ASM, ALD ekipman alanında lider bir şirkettir.
Gönderi zamanı: 12-Haz-2024