La deposició de pel·lícula prima consisteix a cobrir una capa de pel·lícula sobre el material de substrat principal del semiconductor. Aquesta pel·lícula pot estar feta de diversos materials, com ara diòxid de silici compost aïllant, polisilici semiconductor, coure metàl·lic, etc. L'equip utilitzat per al recobriment s'anomena equip de deposició de pel·lícula fina.
Des de la perspectiva del procés de fabricació de xips de semiconductors, es troba en el procés frontal.
El procés de preparació de pel·lícula prima es pot dividir en dues categories segons el seu mètode de formació de pel·lícula: deposició física de vapor (PVD) i deposició química de vapor.(CVD), entre els quals els equips de procés CVD representen una proporció més elevada.
La deposició física de vapor (PVD) es refereix a la vaporització de la superfície de la font de material i la deposició a la superfície del substrat mitjançant gas/plasma a baixa pressió, inclosa l'evaporació, la polsadora, el feix d'ions, etc.;
Deposició química de vapor (CVD) es refereix al procés de dipositar una pel·lícula sòlida a la superfície de l'hòstia de silici mitjançant una reacció química de la mescla de gasos. Segons les condicions de reacció (pressió, precursor), es divideix en pressió atmosfèricaCVD(APCVD), baixa pressióCVD(LPCVD), CVD millorat per plasma (PECVD), CVD per plasma d'alta densitat (HDPCVD) i deposició de capa atòmica (ALD).
LPCVD: LPCVD té una millor capacitat de cobertura de passos, un bon control de composició i estructura, alta taxa de deposició i sortida, i redueix molt la font de contaminació per partícules. Confiar en l'equip de calefacció com a font de calor per mantenir la reacció, el control de la temperatura i la pressió del gas són molt importants. Àmpliament utilitzat en la fabricació de la capa Poly de cèl·lules TopCon.
PECVD: PECVD es basa en el plasma generat per inducció de radiofreqüència per aconseguir una temperatura baixa (menys de 450 graus) del procés de deposició de pel·lícula fina. La deposició a baixa temperatura és el seu principal avantatge, estalviant així energia, reduint costos, augmentant la capacitat de producció i reduint la decadència de la vida útil dels portadors minoritaris en hòsties de silici causada per l'alta temperatura. Es pot aplicar als processos de diverses cèl·lules com PERC, TOPCON i HJT.
ALD: Bona uniformitat de la pel·lícula, densa i sense forats, bones característiques de cobertura de pas, es pot dur a terme a baixa temperatura (temperatura ambient-400 ℃), pot controlar de manera senzilla i precisa el gruix de la pel·lícula, és àmpliament aplicable a substrats de diferents formes i no necessita controlar la uniformitat del flux de reactiu. Però el desavantatge és que la velocitat de formació de la pel·lícula és lenta. Com ara la capa emissora de llum de sulfur de zinc (ZnS) que s'utilitza per produir aïllants nanoestructurats (Al2O3/TiO2) i pantalles electroluminescents de pel·lícula fina (TFEL).
La deposició de capa atòmica (ALD) és un procés de recobriment al buit que forma una pel·lícula fina a la superfície d'un substrat capa per capa en forma d'una única capa atòmica. Ja l'any 1974, el físic de materials finlandès Tuomo Suntola va desenvolupar aquesta tecnologia i va guanyar el premi Millennium Technology Award d'1 milió d'euros. La tecnologia ALD es va utilitzar originalment per a pantalles electroluminescents de panell pla, però no es va utilitzar àmpliament. No va ser fins a principis del segle XXI que la tecnologia ALD va començar a ser adoptada per la indústria dels semiconductors. Mitjançant la fabricació de materials ultra prims d'alt dielèctric per substituir l'òxid de silici tradicional, es va resoldre amb èxit el problema de corrent de fuga causat per la reducció de l'amplada de línia dels transistors d'efecte de camp, fet que va provocar que la llei de Moore es desenvolupi encara més cap a amplades de línia més petites. El Dr. Tuomo Suntola va dir una vegada que l'ALD pot augmentar significativament la densitat d'integració dels components.
Les dades públiques mostren que la tecnologia ALD va ser inventada pel Dr. Tuomo Suntola de PICOSUN a Finlàndia l'any 1974 i s'ha industrialitzat a l'estranger, com la pel·lícula d'alt dielèctric del xip de 45/32 nanòmetres desenvolupat per Intel. A la Xina, el meu país va introduir la tecnologia ALD més de 30 anys més tard que els països estrangers. L'octubre de 2010, PICOSUN a Finlàndia i la Universitat de Fudan van acollir la primera reunió d'intercanvi acadèmic ALD nacional, introduint la tecnologia ALD a la Xina per primera vegada.
En comparació amb la deposició de vapor química tradicional (CVD) i la deposició física de vapor (PVD), els avantatges de l'ALD són una excel·lent conformitat tridimensional, la uniformitat de la pel·lícula d'una gran àrea i un control precís del gruix, que són adequades per fer créixer pel·lícules ultra fines en formes superficials complexes i estructures d'alta relació d'aspecte.
—Font de dades: plataforma de processament micro-nano de la Universitat de Tsinghua—
A l'era post-Moore, la complexitat i el volum del procés de fabricació d'hòsties s'han millorat molt. Prenent com a exemple els xips lògics, amb l'augment del nombre de línies de producció amb processos per sota de 45 nm, especialment les línies de producció amb processos de 28 nm i per sota, els requisits per al gruix del recobriment i el control de precisió són més elevats. Després de la introducció de la tecnologia d'exposició múltiple, el nombre de passos i equips de procés ALD necessaris ha augmentat significativament; en el camp dels xips de memòria, el procés de fabricació principal ha evolucionat de l'estructura 2D NAND a 3D NAND, el nombre de capes internes ha continuat augmentant i els components han presentat gradualment estructures d'alta densitat i relació d'aspecte i el paper important. d'ALD ha començat a sorgir. Des de la perspectiva del desenvolupament futur dels semiconductors, la tecnologia ALD jugarà un paper cada cop més important en l'era post-Moore.
Per exemple, ALD és l'única tecnologia de deposició que pot complir els requisits de cobertura i rendiment de pel·lícules d'estructures complexes apilades en 3D (com ara 3D-NAND). Això es pot veure clarament a la figura següent. La pel·lícula dipositada en CVD A (blau) no cobreix completament la part inferior de l'estructura; fins i tot si es fan alguns ajustos de procés a CVD (CVD B) per aconseguir la cobertura, el rendiment de la pel·lícula i la composició química de la zona inferior són molt pobres (àrea blanca a la figura); en canvi, l'ús de la tecnologia ALD mostra una cobertura de pel·lícula completa i s'aconsegueixen propietats de pel·lícula d'alta qualitat i uniformes a totes les àrees de l'estructura.
—-Imatge Avantatges de la tecnologia ALD en comparació amb CVD (Font: ASM)—-
Tot i que CVD encara ocupa la quota de mercat més gran a curt termini, ALD s'ha convertit en una de les parts de més ràpid creixement del mercat d'equips de fabricació d'hòsties. En aquest mercat ALD amb un gran potencial de creixement i un paper clau en la fabricació de xips, ASM és una empresa líder en el camp dels equips ALD.
Hora de publicació: 12-juny-2024