Nanošenje tankog filma je oblaganje sloja filma na glavnom materijalu podloge poluvodiča. Ovaj film može biti napravljen od različitih materijala, kao što su izolaciona smeša silicijum dioksid, poluprovodnički polisilicijum, metalni bakar, itd. Oprema koja se koristi za premazivanje naziva se oprema za taloženje tankog filma.
Iz perspektive procesa proizvodnje poluvodičkih čipova, nalazi se u front-end procesu.
Proces pripreme tankog filma može se podijeliti u dvije kategorije prema načinu formiranja filma: fizičko taloženje parom (PVD) i kemijsko taloženje parom(CVD), među kojima CVD procesna oprema zauzima veći udio.
Fizičko taloženje pare (PVD) se odnosi na isparavanje površine izvora materijala i taloženje na površini supstrata kroz gas/plazmu niskog pritiska, uključujući isparavanje, raspršivanje, jonski snop, itd.;
Hemijsko taloženje pare (CVD) se odnosi na proces nanošenja čvrstog filma na površinu silicijumske pločice kroz hemijsku reakciju mešavine gasa. Prema reakcionim uslovima (pritisak, prethodnik) deli se na atmosferski pritisakCVD(APCVD), nizak pritisakCVD(LPCVD), CVD poboljšane plazmom (PECVD), CVD plazme visoke gustine (HDPCVD) i taloženje atomskog sloja (ALD).
LPCVD: LPCVD ima bolju sposobnost pokrivanja koraka, dobru kontrolu sastava i strukture, visoku stopu taloženja i izlaz, i uvelike smanjuje izvor zagađenja česticama. Oslanjanje na opremu za grijanje kao izvor topline za održavanje reakcije, kontrola temperature i tlak plina su vrlo važni. Široko se koristi u proizvodnji TopCon ćelija u poli sloju.
PECVD: PECVD se oslanja na plazmu generisanu radiofrekventnom indukcijom za postizanje niske temperature (manje od 450 stepeni) procesa taloženja tankog filma. Taloženje na niskim temperaturama je njegova glavna prednost, čime se štedi energija, smanjuju troškovi, povećava se proizvodni kapacitet i smanjuje životni vijek manjinskih nosača u silicijumskim pločicama uzrokovan visokom temperaturom. Može se primijeniti na procese različitih ćelija kao što su PERC, TOPCON i HJT.
ALD: Dobra uniformnost filma, gust i bez rupa, dobre karakteristike prekrivanja koraka, može se izvoditi na niskim temperaturama (sobna temperatura-400℃), može jednostavno i precizno kontrolirati debljinu filma, široko je primjenjiv na podloge različitih oblika i ne mora kontrolirati ujednačenost toka reaktanata. Ali nedostatak je što je brzina formiranja filma mala. Kao što je sloj koji emituje svetlost cink sulfida (ZnS) koji se koristi za proizvodnju nanostrukturiranih izolatora (Al2O3/TiO2) i tankoslojnih elektroluminiscentnih displeja (TFEL).
Taloženje atomskim slojem (ALD) je proces vakuumskog oblaganja koji formira tanak film na površini supstrata sloj po sloj u obliku jednog atomskog sloja. Još 1974. godine, finski fizičar materijala Tuomo Suntola razvio je ovu tehnologiju i osvojio Millennium Technology Award od milion eura. ALD tehnologija se prvobitno koristila za elektroluminiscentne displeje sa ravnim ekranom, ali nije bila u širokoj upotrebi. Tek početkom 21. veka ALD tehnologija je počela da se usvaja u industriji poluprovodnika. Proizvodnjom ultra-tankih visokodielektričnih materijala koji zamjenjuju tradicionalni silicijum oksid, uspješno je riješio problem struje curenja uzrokovan smanjenjem širine linije tranzistora s efektom polja, što je podstaklo Mooreov zakon da se dalje razvija prema manjim širinama linija. Dr. Tuomo Suntola je jednom rekao da ALD može značajno povećati gustinu integracije komponenti.
Javni podaci pokazuju da je ALD tehnologiju izmislio dr. Tuomo Suntola iz PICOSUN-a u Finskoj 1974. godine i da je industrijalizovana u inostranstvu, kao što je film visokog dielektrika u 45/32 nanometarskom čipu koji je razvio Intel. U Kini je moja zemlja uvela ALD tehnologiju više od 30 godina kasnije od stranih zemalja. U oktobru 2010. godine, PICOSUN u Finskoj i Univerzitet Fudan bili su domaćini prvog domaćeg sastanka ALD akademske razmjene, uvodeći ALD tehnologiju u Kinu po prvi put.
U poređenju sa tradicionalnim hemijskim taloženjem pare (CVD) i fizičkog taloženja parom (PVD), prednosti ALD-a su odlična trodimenzionalna konformalnost, ujednačenost filma velike površine i precizna kontrola debljine, koji su pogodni za uzgoj ultra tankih filmova na složenim površinskim oblicima i strukturama visokog omjera širine i visine.
—Izvor podataka: platforma za mikro-nano obradu Univerziteta Tsinghua—
U post-Moore eri, složenost i obim procesa proizvodnje vafla su znatno poboljšani. Uzimajući za primjer logičke čipove, sa povećanjem broja proizvodnih linija sa procesima ispod 45nm, posebno proizvodnih linija sa procesima od 28nm i ispod, zahtjevi za debljinom premaza i kontrolom preciznosti su veći. Nakon uvođenja tehnologije višestruke ekspozicije, broj ALD procesnih koraka i potrebne opreme značajno se povećao; u području memorijskih čipova, glavni proizvodni proces je evoluirao od 2D NAND do 3D NAND strukture, broj unutarnjih slojeva je nastavio da raste, a komponente su postupno predstavljale strukture visoke gustoće, visokog omjera i važnu ulogu ALD je počeo da se pojavljuje. Iz perspektive budućeg razvoja poluprovodnika, ALD tehnologija će igrati sve važniju ulogu u post-Moore eri.
Na primjer, ALD je jedina tehnologija taloženja koja može ispuniti zahtjeve za pokrivenost i performanse filma složenih 3D složenih struktura (kao što je 3D-NAND). To se zorno može vidjeti na slici ispod. Film odložen u CVD A (plavi) ne pokriva u potpunosti donji dio strukture; čak i ako se neke procesne prilagodbe izvrše na CVD (CVD B) kako bi se postigla pokrivenost, performanse filma i hemijski sastav donjeg područja su vrlo loši (bijelo područje na slici); nasuprot tome, upotreba ALD tehnologije pokazuje potpunu pokrivenost filmom, a kvalitetna i ujednačena svojstva filma postižu se u svim područjima strukture.
—-Prednosti slike ALD tehnologije u odnosu na CVD (Izvor: ASM)—-
Iako CVD i dalje zauzima najveći tržišni udio u kratkom roku, ALD je postao jedan od najbrže rastućih dijelova tržišta opreme za proizvodnju pločica. Na ovom ALD tržištu sa velikim potencijalom rasta i ključnom ulogom u proizvodnji čipova, ASM je vodeća kompanija u oblasti ALD opreme.
Vrijeme objave: Jun-12-2024