Yupqa plyonkali cho'ktirish yarimo'tkazgichning asosiy substrat materialiga plyonka qatlamini qoplashdan iborat. Ushbu plyonka turli xil materiallardan, masalan, izolyatsion birikma kremniy dioksidi, yarimo'tkazgichli polisilikon, metall mis va boshqalardan tayyorlanishi mumkin. Qoplash uchun ishlatiladigan uskunalar yupqa plyonkali cho'ktirish uskunalari deb ataladi.
Yarimo'tkazgich chiplarini ishlab chiqarish jarayoni nuqtai nazaridan, u oldingi jarayonda joylashgan.
Yupqa plyonka tayyorlash jarayonini plyonka hosil qilish usuliga ko'ra ikki toifaga bo'lish mumkin: fizik bug' cho'ktirish (PVD) va kimyoviy bug' cho'ktirish(Yurak-qon tomir kasalliklari), ular orasida CVD texnologik uskunalari yuqori ulushni tashkil qiladi.
Fizik bug'lanish (PVD) material manbai yuzasining bug'lanishini va substrat yuzasiga past bosimli gaz/plazma orqali, shu jumladan bug'lanish, purkash, ion nurlari va boshqalar orqali cho'kishni anglatadi;
Kimyoviy bug'lanish (Yurak-qon tomir kasalliklari) gaz aralashmasining kimyoviy reaksiyasi orqali kremniy plastinka yuzasiga qattiq plyonka qo'yish jarayonini anglatadi. Reaksiya sharoitlariga (bosim, prekursor) ko'ra, u atmosfera bosimiga bo'linadi.Yurak-qon tomir kasalliklari(APCVD), past bosimYurak-qon tomir kasalliklari(LPCVD), plazma bilan kuchaytirilgan CVD (PECVD), yuqori zichlikdagi plazma CVD (HDPCVD) va atom qatlamini cho'ktirish (ALD).
LPCVD: LPCVD yaxshiroq pog'onali qoplama qobiliyatiga, yaxshi tarkib va tuzilish nazoratiga, yuqori cho'kish tezligi va chiqishiga ega va zarrachalar ifloslanishi manbasini sezilarli darajada kamaytiradi. Reaksiyani saqlab turish uchun issiqlik manbai sifatida isitish uskunalariga tayanish, haroratni nazorat qilish va gaz bosimi juda muhimdir. TopCon hujayralarini poli qatlamli ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi.
PECVD: PECVD yupqa plyonkali cho'ktirish jarayonining past haroratiga (450 darajadan past) erishish uchun radiochastota induksiyasi orqali hosil bo'lgan plazmaga tayanadi. Past haroratli cho'ktirish uning asosiy afzalligi bo'lib, shu bilan energiyani tejash, xarajatlarni kamaytirish, ishlab chiqarish quvvatini oshirish va yuqori harorat tufayli kremniy plastinkalaridagi ozchilik tashuvchilarining umr bo'yi parchalanishini kamaytirish imkonini beradi. U PERC, TOPCON va HJT kabi turli xil hujayralarning jarayonlariga qo'llanilishi mumkin.
ALD: Yaxshi plyonka bir xilligi, zich va teshiksiz, yaxshi pog'onali qoplama xususiyatlari, past haroratda (xona harorati -400℃) amalga oshirilishi mumkin, plyonka qalinligini oddiy va aniq boshqarishi mumkin, turli shakldagi substratlarga keng qo'llaniladi va reaktiv oqimining bir xilligini nazorat qilish shart emas. Ammo kamchilik shundaki, plyonka hosil bo'lish tezligi sekin. Masalan, nanostrukturali izolyatorlar (Al2O3/TiO2) va yupqa plyonkali elektrolyuminestsent displeylar (TFEL) ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan rux sulfidi (ZnS) yorug'lik chiqaradigan qatlami.
Atom qatlamini cho'ktirish (ALD) - bu substrat yuzasida qatlamma-qatlam bitta atom qatlami shaklida yupqa plyonka hosil qiluvchi vakuumli qoplama jarayoni. 1974-yildayoq fin material fizigi Tuomo Suntola ushbu texnologiyani ishlab chiqdi va 1 million yevrolik Mingyillik Texnologiyalari mukofotiga sazovor bo'ldi. ALD texnologiyasi dastlab yassi panelli elektrolyuminestsent displeylar uchun ishlatilgan, ammo u keng qo'llanilmadi. ALD texnologiyasi yarimo'tkazgichlar sanoati tomonidan faqat 21-asrning boshlariga qadar qo'llanila boshlandi. An'anaviy kremniy oksidi o'rnini bosuvchi ultra yupqa yuqori dielektrik materiallarni ishlab chiqarish orqali u dala effekti tranzistorlarining chiziq kengligining qisqarishi natijasida yuzaga keladigan oqish oqimi muammosini muvaffaqiyatli hal qildi va Mur qonunini kichikroq chiziq kengliklariga qarab yanada rivojlantirishga turtki berdi. Doktor Tuomo Suntola bir paytlar ALD komponentlarning integratsiya zichligini sezilarli darajada oshirishi mumkinligini aytgan edi.
Ommaviy ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, ALD texnologiyasi 1974-yilda Finlyandiyada PICOSUN kompaniyasining doktori Tuomo Suntola tomonidan ixtiro qilingan va xorijda sanoatlashtirilgan, masalan, Intel tomonidan ishlab chiqilgan 45/32 nanometrli chipdagi yuqori dielektrik plyonka. Xitoyda mening mamlakatim ALD texnologiyasini xorijiy mamlakatlarga qaraganda 30 yildan ko'proq vaqt keyin joriy etdi. 2010-yil oktyabr oyida Finlyandiyadagi PICOSUN va Fudan universiteti birinchi marta Xitoyga ALD texnologiyasini taqdim etib, birinchi mahalliy ALD akademik almashinuv uchrashuvini o'tkazdilar.
An'anaviy kimyoviy bug'lanish bilan solishtirganda (Yurak-qon tomir kasalliklari) va fizik bug'lanish (PVD) dan foydalangan holda, ALD ning afzalliklari mukammal uch o'lchovli konformlik, katta maydonli plyonka bir xilligi va aniq qalinlikni boshqarishdir, ular murakkab sirt shakllari va yuqori tomonlar nisbati tuzilmalarida ultra yupqa plyonkalarni o'stirish uchun mos keladi.
—Ma'lumot manbai: Tsinghua universitetining mikro-nano ishlov berish platformasi—
Murdan keyingi davrda plastinka ishlab chiqarishning murakkabligi va jarayon hajmi sezilarli darajada yaxshilandi. Misol tariqasida mantiqiy chiplarni olaylik, 45 nm dan past jarayonlarga ega ishlab chiqarish liniyalari sonining ko'payishi bilan, ayniqsa 28 nm va undan past jarayonlarga ega ishlab chiqarish liniyalari sonining ko'payishi bilan qoplama qalinligi va aniqlikni boshqarish talablari yuqoriroq. Ko'p ekspozitsiya texnologiyasi joriy etilgandan so'ng, ALD jarayon bosqichlari va uskunalari soni sezilarli darajada oshdi; xotira chiplari sohasida asosiy ishlab chiqarish jarayoni 2D NANDdan 3D NAND tuzilishiga o'tdi, ichki qatlamlar soni ortib bormoqda va komponentlar asta-sekin yuqori zichlikdagi, yuqori tomonlar nisbati tuzilmalarini taqdim etdi va ALD ning muhim roli paydo bo'la boshladi. Yarimo'tkazgichlarning kelajakdagi rivojlanishi nuqtai nazaridan, ALD texnologiyasi Murdan keyingi davrda tobora muhim rol o'ynaydi.
Masalan, ALD murakkab 3D qatlamli tuzilmalarning (masalan, 3D-NAND) qoplamasi va plyonka ishlashi talablariga javob beradigan yagona cho'ktirish texnologiyasidir. Buni quyidagi rasmda yaqqol ko'rish mumkin. CVD A (ko'k) ga cho'ktirilgan plyonka strukturaning pastki qismini to'liq qoplamaydi; qoplamaga erishish uchun CVD (CVD B) ga ba'zi jarayonlarni sozlash amalga oshirilsa ham, pastki qismning plyonka ishlashi va kimyoviy tarkibi juda yomon (rasmdagi oq maydon); aksincha, ALD texnologiyasidan foydalanish to'liq plyonka qoplamasini ko'rsatadi va strukturaning barcha sohalarida yuqori sifatli va bir xil plyonka xususiyatlariga erishiladi.
—- ALD texnologiyasining yurak-qon tomir kasalliklariga nisbatan afzalliklari (Manba: ASM)—-
Qisqa muddatda CVD hali ham eng katta bozor ulushini egallab turgan bo'lsa-da, ALD gofret fabrikasi uskunalari bozorining eng tez rivojlanayotgan qismlaridan biriga aylandi. Katta o'sish salohiyatiga ega va chip ishlab chiqarishda muhim rol o'ynaydigan ushbu ALD bozorida ASM ALD uskunalari sohasida yetakchi kompaniya hisoblanadi.
Nashr vaqti: 2024-yil 12-iyun