የቀጭን ፊልም ማስቀመጫ መሳሪያዎች ትንተና - የ PECVD / LPCVD / ALD መሳሪያዎች መርሆዎች እና አተገባበርዎች

ቀጭን የፊልም ማስቀመጫ በሴሚኮንዳክተሩ ዋና ዋና ንጥረ ነገሮች ላይ የፊልም ንብርብር መሸፈን ነው። ይህ ፊልም ከተለያዩ ቁሳቁሶች ሊሠራ ይችላል, ለምሳሌ ማገጃ ውሁድ ሲሊኮን ዳይኦክሳይድ, ሴሚኮንዳክተር ፖሊሲሊኮን, የብረት መዳብ, ወዘተ. ለሽፋን የሚያገለግሉ መሳሪያዎች ቀጭን የፊልም ማስቀመጫ መሳሪያዎች ይባላሉ.

ከሴሚኮንዳክተር ቺፕ የማምረት ሂደት አንፃር ከፊት ለፊት ባለው ሂደት ውስጥ ይገኛል.

ቀጭን ፊልም የማዘጋጀት ሂደት እንደ የፊልም አፈጣጠር ዘዴው በሁለት ምድቦች ሊከፈል ይችላል-አካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ (PVD) እና የኬሚካል የእንፋሎት ማጠራቀሚያ(ሲቪዲ), ከነዚህም መካከል የሲቪዲ ሂደት መሳሪያዎች ከፍተኛ መጠን ያለው ነው.

አካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ (PVD) የቁሳቁስ ምንጭን እና በዝቅተኛ ግፊት ባለው ጋዝ / ፕላዝማ አማካኝነት በንጣፉ ላይ ያለውን የቁሳቁስ ምንጭ እና መትነን, መትነን, ማፍሰስ, ion beam, ወዘተ.

የኬሚካል ትነት ክምችት (ሲቪዲ) የሚያመለክተው በጋዝ ድብልቅ ኬሚካላዊ ምላሽ አማካኝነት ጠንካራ ፊልም በሲሊኮን ቫፈር ወለል ላይ የማስቀመጥ ሂደት ነው። እንደ ምላሽ ሁኔታዎች (ግፊት, ቀዳሚ) በከባቢ አየር ግፊት ይከፈላልሲቪዲ(APCVD) ፣ ዝቅተኛ ግፊትሲቪዲ(LPCVD)፣ ፕላዝማ የተሻሻለ ሲቪዲ (PECVD)፣ ከፍተኛ መጠጋጋት ፕላዝማ ሲቪዲ (ኤችዲፒሲቪዲ) እና የአቶሚክ ንብርብር ማስቀመጫ (ALD)።

LPCVD፡ LPCVD የተሻለ የእርምጃ ሽፋን ችሎታ፣ ጥሩ ቅንብር እና የመዋቅር ቁጥጥር፣ ከፍተኛ የማስቀመጫ መጠን እና ውፅዓት ያለው ሲሆን የብክለት ብክለትን ምንጭ በእጅጉ ይቀንሳል። ምላሹን ለመጠበቅ እንደ ሙቀት ምንጭ በማሞቂያ መሳሪያዎች ላይ መተማመን, የሙቀት መቆጣጠሪያ እና የጋዝ ግፊት በጣም አስፈላጊ ናቸው. የTopCon ሕዋሳትን በፖሊ ንብርብር ማምረት ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ውሏል።

PECVD: PECVD በሬዲዮ ፍሪኩዌንሲ ኢንዳክሽን በሚፈጠረው ፕላዝማ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ከ 450 ዲግሪ ያነሰ) ቀጭን ፊልም የማስቀመጥ ሂደትን ያመጣል. ዝቅተኛ የሙቀት መጠን መጨመር ዋነኛው ጠቀሜታው ነው, በዚህም ኃይልን ይቆጥባል, ወጪዎችን ይቀንሳል, የማምረት አቅምን ይጨምራል, እና በከፍተኛ ሙቀት ምክንያት በሲሊኮን ዋፈር ውስጥ የሚገኙትን አናሳ ተሸካሚዎች የህይወት ዘመን መበስበስን ይቀንሳል. እንደ PERC, TOPCON እና HJT ባሉ የተለያዩ ሴሎች ሂደቶች ላይ ሊተገበር ይችላል.

ALD: ጥሩ የፊልም ተመሳሳይነት, ጥቅጥቅ ያለ እና ጉድጓዶች የሌሉበት, ጥሩ የእርምጃ ሽፋን ባህሪያት, በዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ክፍል ሙቀት-400 ℃) ሊከናወን ይችላል, በቀላሉ እና በትክክል የፊልም ውፍረት መቆጣጠር ይችላል, የተለያዩ ቅርጾች substrates ላይ በሰፊው ተፈጻሚ ነው, እና የ reactant ፍሰትን ተመሳሳይነት መቆጣጠር አያስፈልገውም. ነገር ግን ጉዳቱ የፊልም አፈጣጠር ፍጥነት ዘገምተኛ መሆኑ ነው። እንደ ዚንክ ሰልፋይድ (ZnS) ብርሃን አመንጪ ንብርብር ናኖstructured insulators (Al2O3/TiO2) እና ቀጭን-ፊልም electroluminescent ማሳያዎች (TFEL) ለማምረት ጥቅም ላይ ይውላል.

የአቶሚክ ንብርብር ማስቀመጫ (ALD) የቫኩም ሽፋን ሂደት ሲሆን በአንድ የአቶሚክ ንብርብር መልክ በንብርብር ወለል ላይ ቀጭን ፊልም ይፈጥራል። እ.ኤ.አ. በ 1974 መጀመሪያ ላይ ፊንላንዳዊው የቁስ ፊዚክስ ሊቅ ቱሞ ሱንቶላ ይህንን ቴክኖሎጂ በማዘጋጀት የ 1 ሚሊዮን ዩሮ ሚሌኒየም የቴክኖሎጂ ሽልማት አሸንፏል። የኤልዲ ቴክኖሎጂ መጀመሪያ ላይ ለጠፍጣፋ ፓነል ኤሌክትሮይሚሸንስ ማሳያዎች ጥቅም ላይ ውሏል ነገር ግን በሰፊው ጥቅም ላይ አልዋለም ነበር። የ ALD ቴክኖሎጂ በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ መወሰድ የጀመረው እስከ 21 ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ድረስ አልነበረም። ባህላዊ የሲሊኮን ኦክሳይድን ለመተካት እጅግ በጣም ቀጭን ባለከፍተኛ ዳይኤሌክትሪክ ቁሶችን በማምረት የመስክ ውጤት ትራንዚስተሮች የመስመሮች ስፋት በመቀነሱ የሚፈጠረውን የመፍሰስ ችግር በተሳካ ሁኔታ ቀርፏል፣ይህም የሙር ህግ ወደ ትናንሽ የመስመሮች ስፋቶች የበለጠ እንዲዳብር አድርጓል። ዶ/ር ቱኦሞ ሱንቶላ በአንድ ወቅት እንደተናገሩት ALD የንጥረ ነገሮች ውህደትን በእጅጉ ሊጨምር ይችላል።

የህዝብ መረጃ እንደሚያሳየው የኤኤልዲ ቴክኖሎጂ በፊንላንድ ፒሲሶን ዶክተር ቱኦሞ ሱንቶላ በ1974 የፈለሰፈው እና በውጪ ሀገራት በኢንዱስትሪ የበለፀገ ሲሆን ለምሳሌ በኢንቴል በተሰራው 45/32 ናኖሜትር ቺፕ ውስጥ ያለው ከፍተኛ ዳይኤሌክትሪክ ፊልም። በቻይና፣ አገሬ የኤኤልዲ ቴክኖሎጂን ከውጭ ሀገራት ከ30 ዓመታት በኋላ አስተዋወቀች። በጥቅምት 2010 በፊንላንድ PICOSUN እና ፉዳን ዩኒቨርሲቲ የመጀመሪያውን የሀገር ውስጥ ALD የአካዳሚክ ልውውጥ ስብሰባ አስተናግደዋል፣ የኤልዲ ቴክኖሎጂን ለመጀመሪያ ጊዜ ለቻይና አስተዋውቀዋል።
ከባህላዊ የኬሚካል የእንፋሎት ክምችት ጋር ሲነጻጸር (ሲቪዲ) እና ፊዚካል የእንፋሎት ማጠራቀሚያ (PVD), የ ALD ጥቅሞች እጅግ በጣም ጥሩ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ተስማሚነት, ትልቅ ስፋት ያለው የፊልም ተመሳሳይነት እና ትክክለኛ ውፍረት ቁጥጥር ናቸው, ይህም ውስብስብ በሆኑ የገጽታ ቅርጾች እና ከፍተኛ ምጥጥነ ገፅታዎች ላይ እጅግ በጣም ቀጭን ፊልሞችን ለማልማት ተስማሚ ናቸው.

—የመረጃ ምንጭ፡- የ Tsinghua ዩኒቨርሲቲ ማይክሮ-ናኖ ማቀነባበሪያ መድረክ—

በድህረ-ሙር ዘመን የዋፈር ማምረቻ ውስብስብነት እና የሂደቱ መጠን በእጅጉ ተሻሽሏል። የአመክንዮ ቺፖችን እንደ ምሳሌ በመውሰድ ከ 45nm በታች የሆኑ ሂደቶችን በማምረት የማምረቻ መስመሮች ቁጥር መጨመር, በተለይም የምርት መስመሮች ከ 28nm እና ከዚያ በታች ሂደቶች, የሽፋን ውፍረት እና ትክክለኛ ቁጥጥር መስፈርቶች ከፍተኛ ናቸው. ብዙ የተጋላጭነት ቴክኖሎጂ ከገባ በኋላ, የ ALD ሂደት ደረጃዎች እና አስፈላጊ መሳሪያዎች ብዛት በከፍተኛ ሁኔታ ጨምሯል; በማስታወሻ ቺፕስ መስክ ውስጥ ዋናው የማምረት ሂደት ከ 2D NAND ወደ 3D NAND መዋቅር ተሻሽሏል, የውስጥ ንብርብሮች ቁጥር እየጨመረ ሄዷል, እና ክፍሎቹ ቀስ በቀስ ከፍተኛ መጠን ያለው, ከፍተኛ ገጽታ ያላቸው ሬሾ አወቃቀሮችን እና ጠቃሚ ሚናውን አቅርበዋል. የ ALD ብቅ ማለት ጀምሯል. ከወደፊቱ የሴሚኮንዳክተሮች እድገት አንፃር የኤልዲ ቴክኖሎጂ በድህረ-ሙር ዘመን ውስጥ በጣም አስፈላጊ ሚና ይጫወታል።

ለምሳሌ፣ ኤኤልዲ የተወሳሰቡ 3D-የተደራረቡ መዋቅሮችን (እንደ 3D-NAND) ሽፋን እና የፊልም አፈጻጸም መስፈርቶችን ሊያሟላ የሚችል ብቸኛው የማስቀመጫ ቴክኖሎጂ ነው። ይህ ከታች ባለው ስእል ላይ በግልፅ ይታያል. በሲቪዲ ኤ (ሰማያዊ) ውስጥ የተቀመጠው ፊልም የታችኛውን መዋቅር ሙሉ በሙሉ አይሸፍንም; ምንም እንኳን አንዳንድ የሂደት ማስተካከያዎች በሲቪዲ (ሲቪዲ ቢ) ሽፋን ላይ ቢደረጉም, የፊልም አፈፃፀም እና የታችኛው ክፍል ኬሚካላዊ ቅንብር በጣም ደካማ ነው (በምስሉ ላይ ነጭ ቦታ); በተቃራኒው የ ALD ቴክኖሎጂ አጠቃቀም የተሟላ የፊልም ሽፋን ያሳያል, እና ከፍተኛ ጥራት ያለው እና ወጥ የሆነ የፊልም ባህሪያት በሁሉም መዋቅር ውስጥ ይገኛሉ.

—-የALD ቴክኖሎጂ ከሲቪዲ ጋር ሲነጻጸር የምስል ጥቅሞች (ምንጭ፡ ASM)—-

ምንም እንኳን CVD አሁንም ቢሆን በአጭር ጊዜ ውስጥ ትልቁን የገበያ ድርሻ ቢይዝም፣ ኤኤልዲ በዋፈር ፋብ ዕቃ ገበያ ውስጥ በፍጥነት ከሚያድጉ አካላት አንዱ ሆኗል። በዚህ የ ALD ገበያ ትልቅ የእድገት አቅም እና በቺፕ ማምረቻ ውስጥ ቁልፍ ሚና ያለው፣ ASM በ ALD መሳሪያዎች መስክ ግንባር ቀደም ኩባንያ ነው።