Taloženje tankog filma je nanošenje sloja filma na glavni materijal supstrata poluvodiča. Ovaj film može biti izrađen od različitih materijala, kao što je izolacijski spoj silicijev dioksid, poluvodički polisilicij, metalni bakar, itd. Oprema koja se koristi za premazivanje naziva se opremom 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 metodi stvaranja filma: fizičko taloženje iz pare (PVD) i kemijsko taloženje iz pare(KVB), među kojima CVD procesna oprema ima veći udio.
Fizičko taloženje iz pare (PVD) odnosi se na isparavanje površine izvora materijala i taloženje na površini supstrata kroz niskotlačni plin/plazmu, uključujući isparavanje, raspršivanje, ionsku zraku itd.;
Kemijsko taloženje iz pare (KVB) odnosi se na proces taloženja čvrstog filma na površini silicijske pločice putem kemijske reakcije mješavine plinova. Prema uvjetima reakcije (tlak, prekursor) dijeli se na atmosferski tlakKVB(APCVD), nizak tlakKVB(LPCVD), CVD pojačan plazmom (PECVD), CVD plazme visoke gustoće (HDPCVD) i taloženje atomskog sloja (ALD).
LPCVD: LPCVD ima bolju sposobnost pokrivanja koraka, dobru kontrolu sastava i strukture, visoku stopu taloženja i učinak, te uvelike smanjuje izvor onečišćenja česticama. Oslanjanje na opremu za grijanje kao izvor topline za održavanje reakcije, kontrola temperature i tlak plina vrlo su važni. Široko korišten u proizvodnji poli slojeva TopCon ćelija.
PECVD: PECVD se oslanja na plazmu generiranu radiofrekventnom indukcijom za postizanje niske temperature (manje od 450 stupnjeva) procesa taloženja tankog filma. Taloženje na niskim temperaturama njegova je glavna prednost, čime se štedi energija, smanjuju troškovi, povećava proizvodni kapacitet i smanjuje životni vijek manjinskih nositelja u silicijskim pločicama uzrokovan visokim temperaturama. Može se primijeniti na procese različitih ćelija kao što su PERC, TOPCON i HJT.
ALD: Dobra ujednačenost filma, gust i bez rupa, dobre karakteristike stepenastog pokrivanja, može se izvesti na niskoj temperaturi (sobna temperatura-400 ℃), može jednostavno i točno kontrolirati debljinu filma, široko je primjenjiv na podloge različitih oblika i ne treba kontrolirati jednolikost protoka reaktanata. Ali nedostatak je što je brzina stvaranja filma mala. Kao što je sloj koji emitira svjetlost cinkovog sulfida (ZnS) koji se koristi za proizvodnju nanostrukturiranih izolatora (Al2O3/TiO2) i elektroluminiscentnih zaslona s tankim filmom (TFEL).
Taloženje atomskog sloja (ALD) je postupak vakuumskog premazivanja koji stvara tanki 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 vrijednu milijun eura. ALD tehnologija je izvorno korištena za ravne elektroluminescentne zaslone, ali nije bila široko korištena. Tek je početkom 21. stoljeća ALD tehnologija počela usvajati industrija poluvodiča. Proizvodnjom ultratankih visokodielektričnih materijala za zamjenu tradicionalnog silicijevog oksida, uspješno je riješen problem struje curenja uzrokovan smanjenjem širine linije tranzistora s efektom polja, što je potaknulo Mooreov zakon da se dalje razvija prema manjim širinama linija. Dr. Tuomo Suntola jednom je rekao da ALD može značajno povećati gustoću integracije komponenti.
Javni podaci pokazuju da je ALD tehnologiju izumio dr. Tuomo Suntola iz PICOSUN-a u Finskoj 1974. godine i da je industrijalizirana u inozemstvu, poput filma visokog dielektrika u 45/32 nanometarskom čipu koji je razvio Intel. U Kini je moja zemlja uvela ALD tehnologiju više od 30 godina kasnije nego strane zemlje. U listopadu 2010. PICOSUN u Finskoj i Sveučilište Fudan bili su domaćini prvog domaćeg ALD sastanka akademske razmjene, uvodeći ALD tehnologiju u Kinu po prvi put.
U usporedbi s tradicionalnim kemijskim taloženjem iz pare (KVB) i fizičko taloženje parom (PVD), prednosti ALD-a su izvrsna trodimenzionalna konformalnost, jednolikost filma velike površine i precizna kontrola debljine, što je prikladno za uzgoj ultratankih filmova na složenim površinskim oblicima i strukturama visokog omjera širine i visine.
—Izvor podataka: Mikro-nano procesorska platforma Sveučilišta Tsinghua—
U post-Mooreovoj eri, složenost i obujam procesa proizvodnje pločica uvelike su poboljšani. Uzimajući za primjer logičke čipove, s povećanjem broja proizvodnih linija s procesima ispod 45 nm, posebno proizvodnih linija s procesima od 28 nm i nižim, zahtjevi za debljinom premaza i kontrolom preciznosti su sve veći. Nakon uvođenja tehnologije višestruke ekspozicije, broj koraka ALD procesa i potrebna oprema značajno su se povećali; u području memorijskih čipova, glavni proizvodni proces evoluirao je od 2D NAND do 3D NAND strukture, broj unutarnjih slojeva se nastavio povećavati, a komponente su postupno predstavile strukture visoke gustoće, visokog omjera slike i važnu ulogu ALD se počeo pojavljivati. Iz perspektive budućeg razvoja poluvodiča, ALD tehnologija će igrati sve važniju ulogu u eri nakon Moorea.
Na primjer, ALD je jedina tehnologija taloženja koja može zadovoljiti zahtjeve pokrivenosti i performansi filma složenih 3D naslaganih struktura (kao što je 3D-NAND). To se može zorno vidjeti na donjoj slici. Film odložen u CVD A (plavi) ne prekriva u potpunosti donji dio strukture; čak i ako su napravljene neke prilagodbe procesa za CVD (CVD B) kako bi se postigla pokrivenost, učinak filma i kemijski sastav donjeg područja su vrlo loši (bijelo područje na slici); Nasuprot tome, korištenje ALD tehnologije pokazuje potpunu pokrivenost filmom, a postižu se kvalitetna i ujednačena svojstva filma na svim područjima strukture.
—-Picture Prednosti ALD tehnologije u usporedbi s CVD (Izvor: ASM)—-
Iako CVD još uvijek zauzima najveći tržišni udio u kratkom roku, ALD je postao jedan od najbrže rastućih dijelova tržišta opreme za proizvodnju pločica. Na ovom ALD tržištu s velikim potencijalom rasta i ključnom ulogom u proizvodnji čipova, ASM je vodeća tvrtka u području ALD opreme.
Vrijeme objave: 12. lipnja 2024