Нанясенне тонкай плёнкі заключаецца ў нанясенні пласта плёнкі на асноўны матэрыял падкладкі паўправадніка. Гэтая плёнка можа быць выраблена з розных матэрыялаў, такіх як ізаляцыйнае злучэнне дыяксід крэмнію, паўправадніковы полісілікій, металічная медзь і г. д. Абсталяванне, якое выкарыстоўваецца для нанясення пакрыцця, называецца абсталяваннем для нанясення тонкіх плёнак.
З пункту гледжання працэсу вытворчасці паўправадніковых чыпаў, ён знаходзіцца ў працэсе ўваходнага канца.
Працэс падрыхтоўкі тонкай плёнкі можна падзяліць на дзве катэгорыі ў залежнасці ад метаду фарміравання плёнкі: фізічнае асаджэнне з парнай фазы (PVD) і хімічнае асаджэнне з паравай фазы.(ССЗ), сярод якіх тэхналагічнае абсталяванне CVD займае больш высокую долю.
Фізічнае асаджэнне з паравай фазы (PVD) адносіцца да выпарэння паверхні крыніцы матэрыялу і асаджэння на паверхні падкладкі праз газ/плазму нізкага ціску, уключаючы выпарэнне, распыленне, іённы пучок і г.д.;
Хімічнае асаджэнне з паравай фазы (ССЗ) адносіцца да працэсу нанясення цвёрдай плёнкі на паверхню крамянёвай пласціны ў выніку хімічнай рэакцыі газавай сумесі. Па ўмовах рэакцыі (ціск, папярэднік) падзяляецца на атмасферны ціскССЗ(APCVD), нізкі ціскССЗ(LPCVD), CVD з узмоцненым плазмай (PECVD), CVD плазмы высокай шчыльнасці (HDPCVD) і нанясенне атамнага пласта (ALD).
LPCVD: LPCVD мае лепшую ступень ахопу, добры кантроль складу і структуры, высокую хуткасць адкладання і выхад, і значна памяншае крыніцу забруджвання часціцамі. Абапіраючыся на ацяпляльнае абсталяванне ў якасці крыніцы цяпла для падтрымання рэакцыі, кантроль тэмпературы і ціску газу вельмі важны. Шырока выкарыстоўваецца ў вытворчасці ячэек TopCon для пласта Poly.
PECVD: PECVD абапіраецца на плазму, якую стварае радыёчастотная індукцыя, для дасягнення нізкай тэмпературы (менш за 450 градусаў) працэсу нанясення тонкай плёнкі. Асаджэнне пры нізкіх тэмпературах з'яўляецца яго галоўнай перавагай, што дазваляе эканоміць энергію, зніжаць выдаткі, павялічваць вытворчыя магутнасці і скарачаць час распаду нязначных носьбітаў у крэмніевых пласцінах, выкліканы высокай тэмпературай. Ён можа быць ужыты да працэсаў розных клетак, такіх як PERC, TOPCON і HJT.
ALD: добрая аднастайнасць плёнкі, шчыльная і без адтулін, добрыя характарыстыкі ступеністага пакрыцця, можа быць выканана пры нізкай тэмпературы (пакаёвая тэмпература -400 ℃), можа проста і дакладна кантраляваць таўшчыню плёнкі, шырока ўжываецца для падкладак рознай формы і не трэба кантраляваць раўнамернасць патоку рэагентаў. Але недахопам з'яўляецца павольная хуткасць адукацыі плёнкі. Такія, як святловыпрамяняльны пласт сульфіду цынку (ZnS), які выкарыстоўваецца для вытворчасці нанаструктураваных ізалятараў (Al2O3/TiO2) і тонкаплёнкавых электралюмінесцэнтных дысплеяў (TFEL).
Нанясенне атамнага пласта (ALD) - гэта працэс нанясення пакрыцця ў вакууме, які ўтварае тонкую плёнку на паверхні падкладкі пласт за пластом у выглядзе аднаго атамнага пласта. Ужо ў 1974 г. фінскі фізік па матэрыялах Туома Сунтола распрацаваў гэтую тэхналогію і атрымаў узнагароду Millennium Technology Award у памеры 1 мільёна еўра. Тэхналогія ALD першапачаткова выкарыстоўвалася для плоскіх электралюмінесцэнтных дысплеяў, але не атрымала шырокага распаўсюджвання. Толькі ў пачатку 21-га стагоддзя тэхналогія ALD пачала пераймацца паўправадніковай прамысловасцю. Вырабляючы звыштонкія высокадыэлектрычныя матэрыялы для замены традыцыйнага аксіду крэмнію, ён паспяхова вырашыў праблему току ўцечкі, выкліканую памяншэннем шырыні лініі палявых транзістараў, што падштурхнула закон Мура да далейшага развіцця ў бок меншай шырыні лініі. Доктар Туома Сунтола аднойчы сказаў, што ALD можа значна павялічыць шчыльнасць інтэграцыі кампанентаў.
Публічныя дадзеныя паказваюць, што тэхналогія ALD была вынайдзена доктарам Туома Сунтола з PICOSUN у Фінляндыі ў 1974 годзе і была індустрыялізавана за мяжой, напрыклад плёнка з высокай дыэлектрычнай праходнасцю ў чыпе 45/32 нанаметра, распрацаваным Intel. У Кітаі мая краіна ўкараніла тэхналогію ALD больш чым на 30 гадоў пазней, чым замежныя краіны. У кастрычніку 2010 г. PICOSUN у Фінляндыі і Універсітэт Фудань правялі першую ўнутраную сустрэчу па акадэмічным абмене ALD, упершыню прадставіўшы тэхналогію ALD у Кітаі.
У параўнанні з традыцыйным хімічным паравым нанясеннем (ССЗ) і фізічнага нанясення з парнай фазы (PVD), перавагамі ALD з'яўляюцца выдатная трохмерная адпаведнасць, аднастайнасць плёнкі на вялікай плошчы і дакладны кантроль таўшчыні, якія падыходзяць для вырошчвання звыштонкіх плёнак на складаных формах паверхні і структурах з высокім суадносінамі бакоў.
—Крыніца даных: Платформа апрацоўкі мікранана Універсітэта Цінхуа—
У эпоху пасля Мура складанасць і аб'ём працэсу вытворчасці пласцін былі значна палепшаны. Калі браць у якасці прыкладу лагічныя чыпы, то з павелічэннем колькасці вытворчых ліній з тэхпрацэсамі ніжэй за 45 нм, асабліва вытворчых ліній з тэхпрацэсамі 28 нм і ніжэй, патрабаванні да таўшчыні пакрыцця і кантролю дакладнасці становяцца вышэй. Пасля ўкаранення тэхналогіі шматразовага ўздзеяння колькасць этапаў працэсу ALD і неабходнае абсталяванне значна павялічыліся; у галіне чыпаў памяці асноўны вытворчы працэс перайшоў ад 2D NAND да 3D NAND, колькасць унутраных слаёў працягвала павялічвацца, і кампаненты паступова атрымалі структуры з высокай шчыльнасцю і высокім суадносінамі бакоў, і важная роля пачаў з'яўляцца ALD. З пункту гледжання будучага развіцця паўправаднікоў, тэхналогія ALD будзе адыгрываць усё большую ролю ў эпоху пасля Мура.
Напрыклад, ALD з'яўляецца адзінай тэхналогіяй нанясення, якая можа задаволіць патрабаванні да пакрыцця і прадукцыйнасці плёнкі складаных 3D-структур (такіх як 3D-NAND). Гэта можна яскрава ўбачыць на малюнку ніжэй. Плёнка, нанесеная ў CVD A (сіняя), не цалкам пакрывае ніжнюю частку структуры; нават калі некаторыя карэкціроўкі працэсу ўнесены ў CVD (CVD B) для дасягнення пакрыцця, характарыстыкі плёнкі і хімічны склад ніжняй вобласці вельмі дрэнныя (белая вобласць на малюнку); у адрозненне ад гэтага, выкарыстанне тэхналогіі ALD паказвае поўнае пакрыццё плёнкай, а таксама дасягаюцца якасныя і аднастайныя ўласцівасці плёнкі ва ўсіх зонах структуры.
—- Карцінныя перавагі тэхналогіі ALD у параўнанні з CVD (Крыніца: ASM)—-
Нягледзячы на тое, што CVD па-ранейшаму займае найбольшую долю рынку ў кароткатэрміновай перспектыве, ALD стаў адной з найбольш хутка растучых частак рынку абсталявання для вырабу пласцін. На гэтым рынку ALD з вялікім патэнцыялам росту і ключавой роляй у вытворчасці чыпаў ASM з'яўляецца вядучай кампаніяй у галіне абсталявання ALD.
Час публікацыі: 12 чэрвеня 2024 г