A deposición de película fina consiste en recubrir unha capa de película sobre o material principal do substrato do semicondutor. Esta película pode estar feita de varios materiais, como composto illante de dióxido de silicio, polisilicio semicondutor, cobre metálico, etc. O equipo utilizado para o revestimento chámase equipo de deposición de película fina.
Desde a perspectiva do proceso de fabricación de chips de semicondutores, está situado no proceso front-end.
O proceso de preparación de película fina pódese dividir en dúas categorías segundo o seu método de formación de película: deposición física de vapor (PVD) e deposición química de vapor.(CVD), entre os que os equipos de proceso CVD representan unha maior proporción.
A deposición física de vapor (PVD) refírese á vaporización da superficie da fonte de material e á deposición na superficie do substrato mediante gas/plasma a baixa presión, incluíndo evaporación, pulverización catódica, feixe iónico, etc.;
Deposición química de vapor (CVD) refírese ao proceso de depositar unha película sólida na superficie da oblea de silicio mediante unha reacción química dunha mestura de gases. Segundo as condicións de reacción (presión, precursor), divídese en presión atmosféricaCVD(APCVD), baixa presiónCVD(LPCVD), CVD mellorada por plasma (PECVD), CVD por plasma de alta densidade (HDPCVD) e deposición en capa atómica (ALD).
LPCVD: LPCVD ten unha mellor capacidade de cobertura de pasos, unha boa composición e control da estrutura, alta taxa de deposición e saída e reduce moito a fonte de contaminación por partículas. Confiar nos equipos de calefacción como fonte de calor para manter a reacción, o control da temperatura e a presión do gas son moi importantes. Amplamente utilizado na fabricación de capas Poly de células TopCon.
PECVD: PECVD depende do plasma xerado pola indución de radiofrecuencia para acadar a baixa temperatura (menos de 450 graos) do proceso de deposición de película fina. A deposición a baixa temperatura é a súa principal vantaxe, aforrando así enerxía, reducindo custos, aumentando a capacidade de produción e reducindo a decadencia da vida útil dos portadores minoritarios en obleas de silicio causada pola alta temperatura. Pódese aplicar aos procesos de varias células como PERC, TOPCON e HJT.
ALD: boa uniformidade da película, densa e sen buratos, boas características de cobertura de pasos, pódese realizar a baixa temperatura (temperatura ambiente-400 ℃), pode controlar de forma sinxela e precisa o grosor da película, é amplamente aplicable a substratos de diferentes formas e non precisa controlar a uniformidade do fluxo de reactivos. Pero a desvantaxe é que a velocidade de formación da película é lenta. Como a capa emisora de luz de sulfuro de cinc (ZnS) utilizada para producir illantes nanoestruturados (Al2O3/TiO2) e pantallas electroluminiscentes de película fina (TFEL).
A deposición en capa atómica (ALD) é un proceso de revestimento ao baleiro que forma unha fina película na superficie dun substrato capa por capa en forma dunha única capa atómica. Xa en 1974, o físico de materiais finlandés Tuomo Suntola desenvolveu esta tecnoloxía e gañou o Premio Tecnolóxico do Milenio dotado por 1 millón de euros. A tecnoloxía ALD utilizouse orixinalmente para pantallas electroluminiscentes de panel plano, pero non foi moi utilizada. Non foi ata principios do século XXI cando a tecnoloxía ALD comezou a ser adoptada pola industria de semicondutores. Ao fabricar materiais ultrafinos de alto dieléctrico para substituír o óxido de silicio tradicional, resolveu con éxito o problema da corrente de fuga causado pola redución do ancho de liña dos transistores de efecto de campo, o que provocou que a Lei de Moore se desenvolva cara a anchos de liña máis pequenos. O doutor Tuomo Suntola dixo unha vez que ALD pode aumentar significativamente a densidade de integración dos compoñentes.
Os datos públicos mostran que a tecnoloxía ALD foi inventada polo doutor Tuomo Suntola de PICOSUN en Finlandia en 1974 e foi industrializada no estranxeiro, como a película de alto dieléctrico no chip de 45/32 nanómetros desenvolvido por Intel. En China, o meu país introduciu a tecnoloxía ALD máis de 30 anos máis tarde que os países estranxeiros. En outubro de 2010, PICOSUN en Finlandia e a Universidade de Fudan acolleron a primeira reunión de intercambio académico nacional de ALD, introducindo a tecnoloxía ALD en China por primeira vez.
En comparación coa deposición química tradicional en vapor (CVD) e a deposición física de vapor (PVD), as vantaxes de ALD son unha excelente conformidade tridimensional, a uniformidade da película de gran área e un control preciso do espesor, que son axeitados para o cultivo de películas ultrafinas en formas de superficie complexas e estruturas de alta relación de aspecto.
—Fonte de datos: plataforma de procesamento micro-nano da Universidade de Tsinghua—
Na era posterior a Moore, a complexidade e o volume do proceso de fabricación de obleas melloráronse moito. Tomando os chips lóxicos como exemplo, co aumento do número de liñas de produción con procesos inferiores a 45 nm, especialmente as liñas de produción con procesos de 28 nm e inferiores, os requisitos para o espesor do revestimento e o control de precisión son maiores. Despois da introdución da tecnoloxía de exposición múltiple, o número de etapas do proceso ALD e equipos necesarios aumentou significativamente; no campo dos chips de memoria, o proceso de fabricación principal evolucionou da estrutura 2D NAND a 3D NAND, o número de capas internas continuou aumentando e os compoñentes presentaron gradualmente estruturas de alta densidade e relación de aspecto e o papel importante. de ALD comezou a xurdir. Desde a perspectiva do desenvolvemento futuro dos semicondutores, a tecnoloxía ALD terá un papel cada vez máis importante na era posterior a Moore.
Por exemplo, ALD é a única tecnoloxía de deposición que pode cumprir os requisitos de cobertura e rendemento da película de estruturas apiladas 3D complexas (como 3D-NAND). Isto pódese ver claramente na seguinte figura. A película depositada en CVD A (azul) non cobre completamente a parte inferior da estrutura; aínda que se realicen algúns axustes do proceso no CVD (CVD B) para acadar a cobertura, o rendemento da película e a composición química da zona inferior son moi pobres (zona branca na figura); pola contra, o uso da tecnoloxía ALD mostra unha cobertura de película completa e conséguense propiedades de película de alta calidade e uniformes en todas as áreas da estrutura.
—-Imaxe Vantaxes da tecnoloxía ALD en comparación coa CVD (Fonte: ASM)—-
Aínda que CVD aínda ocupa a maior cota de mercado a curto prazo, ALD converteuse nunha das partes de máis rápido crecemento do mercado de equipos de fabricación de obleas. Neste mercado ALD con gran potencial de crecemento e un papel fundamental na fabricación de chips, ASM é unha empresa líder no campo dos equipos ALD.
Hora de publicación: 12-Xun-2024