رسوب لایه نازک برای پوشاندن لایه ای از فیلم بر روی ماده زیرلایه اصلی نیمه هادی است. این فیلم می تواند از مواد مختلفی مانند دی اکسید سیلیکون ترکیبی عایق، پلی سیلیکون نیمه هادی، مس فلزی و ... ساخته شود. تجهیزاتی که برای پوشش استفاده می شود، تجهیزات رسوب لایه نازک نامیده می شود.
از منظر فرآیند تولید تراشه نیمه هادی، در فرآیند جلویی قرار دارد.
فرآیند تهیه فیلم نازک را می توان با توجه به روش تشکیل فیلم به دو دسته تقسیم کرد: رسوب گذاری بخار فیزیکی (PVD) و رسوب بخار شیمیایی.(CVD)، که در میان آنها تجهیزات فرآیند CVD نسبت بیشتری را به خود اختصاص می دهند.
رسوب فیزیکی بخار (PVD) به تبخیر سطح منبع مواد و رسوب روی سطح بستر از طریق گاز/پلاسما با فشار کم، از جمله تبخیر، کندوپاش، پرتو یون و غیره اشاره دارد.
رسوب بخار شیمیایی (CVD) به فرآیند رسوب یک لایه جامد بر روی سطح ویفر سیلیکونی از طریق واکنش شیمیایی مخلوط گاز اشاره دارد. با توجه به شرایط واکنش (فشار، پیش ساز) به فشار اتمسفر تقسیم می شودCVD(APCVD)، فشار کمCVD(LPCVD)، CVD افزایش یافته پلاسما (PECVD)، CVD پلاسما با چگالی بالا (HDPCVD) و رسوب لایه اتمی (ALD).
LPCVD: LPCVD توانایی پوشش دهی گام بهتر، ترکیب و کنترل ساختار خوب، نرخ و خروجی رسوب بالا دارد و منبع آلودگی ذرات را تا حد زیادی کاهش می دهد. تکیه بر تجهیزات گرمایشی به عنوان منبع حرارتی برای حفظ واکنش، کنترل دما و فشار گاز بسیار مهم است. به طور گسترده در ساخت لایه پلی سلول های TopCon استفاده می شود.
PECVD: PECVD به پلاسمای تولید شده توسط القای فرکانس رادیویی برای رسیدن به دمای پایین (کمتر از 450 درجه) فرآیند رسوب لایه نازک متکی است. رسوب در دمای پایین مزیت اصلی آن است، در نتیجه باعث صرفه جویی در انرژی، کاهش هزینه ها، افزایش ظرفیت تولید و کاهش پوسیدگی حامل های اقلیت در ویفرهای سیلیکونی ناشی از دمای بالا می شود. می توان آن را برای فرآیندهای سلول های مختلف مانند PERC، TOPCON و HJT اعمال کرد.
ALD: یکنواختی فیلم خوب، متراکم و بدون سوراخ، ویژگی های پوشش گام خوب، می تواند در دمای پایین (دمای اتاق-400 ℃) انجام شود، می تواند به سادگی و با دقت ضخامت فیلم را کنترل کند، به طور گسترده ای برای لایه های با اشکال مختلف قابل استفاده است، و نیازی به کنترل یکنواختی جریان واکنش دهنده ندارد. اما نقطه ضعف آن این است که سرعت تشکیل فیلم کند است. مانند لایه تابش نور سولفید روی (ZnS) که برای تولید عایق های نانوساختار (Al2O3/TiO2) و نمایشگرهای الکترولومینسانس با لایه نازک (TFEL) استفاده می شود.
رسوب لایه اتمی (ALD) یک فرآیند پوشش خلاء است که یک لایه نازک را بر روی سطح یک لایه به لایه به شکل یک لایه اتمی تشکیل می دهد. در اوایل سال 1974، فیزیکدان مواد فنلاندی Tuomo Suntola این فناوری را توسعه داد و جایزه فناوری هزاره 1 میلیون یورویی را از آن خود کرد. فناوری ALD در ابتدا برای نمایشگرهای الکترولومینسنت با صفحه تخت استفاده می شد، اما به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت. تنها در آغاز قرن بیست و یکم بود که فناوری ALD توسط صنعت نیمه هادی مورد استفاده قرار گرفت. با ساخت مواد بسیار نازک با دی الکتریک بالا برای جایگزینی اکسید سیلیکون سنتی، مشکل جریان نشتی ناشی از کاهش عرض خط ترانزیستورهای اثر میدان را با موفقیت حل کرد و باعث شد قانون مور به سمت عرض خطوط کوچکتر توسعه یابد. دکتر Tuomo Suntola زمانی گفت که ALD می تواند به طور قابل توجهی چگالی یکپارچه سازی اجزا را افزایش دهد.
داده های عمومی نشان می دهد که فناوری ALD توسط دکتر Tuomo Suntola از PICOSUN در فنلاند در سال 1974 اختراع شد و در خارج از کشور صنعتی شده است، مانند فیلم دی الکتریک بالا در تراشه 45/32 نانومتری توسعه یافته توسط اینتل. در چین، کشور من فناوری ALD را بیش از 30 سال دیرتر از کشورهای خارجی معرفی کرد. در اکتبر 2010، PICOSUN در فنلاند و دانشگاه فودان میزبان اولین جلسه تبادل آکادمیک داخلی ALD بودند که برای اولین بار فناوری ALD را به چین معرفی کرد.
در مقایسه با رسوب گیری بخار شیمیایی سنتی (CVD) و رسوب بخار فیزیکی (PVD)، مزایای ALD عبارتند از انطباق سه بعدی عالی، یکنواختی لایه بزرگ، و کنترل ضخامت دقیق، که برای رشد فیلم های فوق نازک در اشکال سطح پیچیده و ساختارهای با نسبت تصویر بالا مناسب هستند.
- منبع داده: پلت فرم پردازش میکرو نانو دانشگاه Tsinghua-
در دوران پس از مور، پیچیدگی و حجم فرآیند تولید ویفر بسیار بهبود یافته است. با در نظر گرفتن تراشه های منطقی به عنوان مثال، با افزایش تعداد خطوط تولید با فرآیندهای زیر 45 نانومتر، به ویژه خطوط تولید با فرآیندهای 28 نانومتر و کمتر، الزامات ضخامت پوشش و کنترل دقیق بیشتر می شود. پس از معرفی فناوری نوردهی چندگانه، تعداد مراحل فرآیند ALD و تجهیزات مورد نیاز به طور قابل توجهی افزایش یافته است. در زمینه تراشه های حافظه، روند تولید جریان اصلی از ساختار NAND 2 بعدی به ساختار NAND 3D تبدیل شده است، تعداد لایه های داخلی همچنان در حال افزایش است و اجزای سازنده به تدریج ساختارهایی با چگالی بالا، نسبت تصویر بالا و نقش مهمی را ارائه می دهند. ALD شروع به ظهور کرده است. از منظر توسعه آینده نیمه هادی ها، فناوری ALD نقش مهمی را در دوران پس از مور ایفا خواهد کرد.
برای مثال، ALD تنها فناوری رسوب‌گذاری است که می‌تواند الزامات پوشش و عملکرد فیلم ساختارهای انباشته سه بعدی پیچیده (مانند 3D-NAND) را برآورده کند. این را می توان به وضوح در شکل زیر مشاهده کرد. فیلم رسوب شده در CVD A (آبی) قسمت پایینی ساختار را به طور کامل نمی پوشاند. حتی اگر برخی از تنظیمات فرآیند در CVD (CVD B) برای رسیدن به پوشش انجام شود، عملکرد فیلم و ترکیب شیمیایی ناحیه پایین بسیار ضعیف است (ناحیه سفید در شکل). در مقابل، استفاده از فناوری ALD پوشش کامل فیلم را نشان می دهد و خواص فیلم با کیفیت بالا و یکنواخت در تمام قسمت های سازه حاصل می شود.
—-تصویر مزایای فناوری ALD در مقایسه با CVD (منبع: ASM)—-
اگرچه CVD همچنان بیشترین سهم بازار را در کوتاه مدت به خود اختصاص می دهد، ALD به یکی از سریع ترین بخش های در حال رشد در بازار تجهیزات ویفر فاب تبدیل شده است. در این بازار ALD با پتانسیل رشد بالا و نقش کلیدی در تولید تراشه، ASM یک شرکت پیشرو در زمینه تجهیزات ALD است.
زمان ارسال: ژوئن-12-2024