השקת סרט דק היא ציפוי שכבת סרט על חומר המצע העיקרי של המוליך למחצה. סרט זה יכול להיות עשוי מחומרים שונים, כגון סיליקון דו-חמצני תרכובת בידודית, סיליקון מוליכים למחצה, נחושת מתכת וכו'. הציוד המשמש לציפוי נקרא ציוד לשקיעת סרט דק.
מנקודת המבט של תהליך ייצור שבבי מוליכים למחצה, הוא ממוקם בתהליך החזיתי.
ניתן לחלק את תהליך הכנת הסרט הדק לשתי קטגוריות על פי שיטת יצירת הסרט שלו: שקיעת אדים פיזית (PVD) ושקע אדים כימיים(CVD), ביניהם ציוד תהליך CVD מהווה שיעור גבוה יותר.
השקעת אדים פיזית (PVD) מתייחסת לאידוי של פני השטח של מקור החומר ותצהיר על פני המצע באמצעות גז/פלזמה בלחץ נמוך, לרבות אידוי, קיטור, אלומת יונים וכו';
שקיעת אדים כימית (CVD) מתייחס לתהליך של הנחת סרט מוצק על פני השטח של רקיקת הסיליקון באמצעות תגובה כימית של תערובת גז. לפי תנאי התגובה (לחץ, מבשר), הוא מחולק ללחץ אטמוספריCVD(APCVD), לחץ נמוךCVD(LPCVD), CVD משופר בפלזמה (PECVD), CVD פלזמה בצפיפות גבוהה (HDPCVD) ותצהיר שכבה אטומית (ALD).
LPCVD: ל-LPCVD יכולת כיסוי מדרגות טובה יותר, בקרת הרכב ומבנה טובים, קצב שיקוע ותפוקה גבוהים, ומפחית מאוד את מקור זיהום החלקיקים. ההסתמכות על ציוד חימום כמקור חום לשמירה על התגובה, בקרת הטמפרטורה ולחץ הגז חשובים מאוד. בשימוש נרחב בייצור שכבת Poly של תאי TopCon.
PECVD: PECVD מסתמך על הפלזמה שנוצרת על ידי אינדוקציה בתדר רדיו כדי להשיג טמפרטורה נמוכה (פחות מ-450 מעלות) של תהליך שקיעת הסרט הדק. שקיעת טמפרטורה נמוכה היא היתרון העיקרי שלו, ובכך חיסכון באנרגיה, הפחתת עלויות, הגדלת כושר הייצור והפחתת הריקבון לאורך החיים של נשאי מיעוטים בפרוסות סיליקון הנגרמת על ידי טמפרטורה גבוהה. ניתן ליישם אותו על תהליכים של תאים שונים כגון PERC, TOPCON ו-HJT.
ALD: אחידות סרט טובה, צפופה וללא חורים, מאפייני כיסוי שלבים טובים, יכולה להתבצע בטמפרטורה נמוכה (טמפרטורת חדר-400 מעלות צלזיוס), יכולה לשלוט בצורה פשוטה ומדויקת על עובי הסרט, ישימה נרחבת על מצעים בצורות שונות, וכן אינו צריך לשלוט באחידות של זרימת המגיבים. אבל החיסרון הוא שמהירות יצירת הסרט איטית. כגון השכבה פולטת האור של אבץ גופרתי (ZnS) המשמשת לייצור מבודדים בעלי ננו-מבנה (Al2O3/TiO2) ותצוגות אלקטרו-לומינסצנטיות עם סרט דק (TFEL).
שכבה אטומית (ALD) הוא תהליך ציפוי ואקום היוצר סרט דק על פני המצע שכבה אחר שכבה בצורה של שכבה אטומית אחת. כבר בשנת 1974, פיסיקאי החומר הפיני Tuomo Suntola פיתח את הטכנולוגיה הזו וזכה בפרס הטכנולוגיה המילניום בסך מיליון יורו. טכנולוגיית ALD שימשה במקור עבור תצוגות אלקטרו-לומינסצנטיות שטוחות, אך היא לא הייתה בשימוש נרחב. רק בתחילת המאה ה-21 החלה לאמץ טכנולוגיית ALD על ידי תעשיית המוליכים למחצה. על ידי ייצור חומרים דיאלקטריים דקים במיוחד כדי להחליף תחמוצת סיליקון מסורתית, הוא פתר בהצלחה את בעיית זרם הדליפה שנגרמה כתוצאה מהקטנת רוחב הקו של טרנזיסטורי אפקט שדה, מה שגרם לחוק מור להמשיך ולהתפתח לעבר רוחבי קווים קטנים יותר. ד"ר Tuomo Suntola אמר פעם ש-ALD יכול להגדיל משמעותית את צפיפות האינטגרציה של רכיבים.
נתונים פומביים מראים שטכנולוגיית ALD הומצאה על ידי ד"ר Tuomo Suntola מ-PICOSUN בפינלנד ב-1974 ותועשה בחו"ל, כמו הסרט הדיאלקטרי הגבוה בשבב 45/32 ננומטר שפותח על ידי אינטל. בסין, המדינה שלי הציגה את טכנולוגיית ALD יותר מ-30 שנה מאוחר יותר ממדינות זרות. באוקטובר 2010, PICOSUN בפינלנד ואוניברסיטת פודן אירחו את מפגש חילופי האקדמיה המקומית הראשונה של ALD, שהציגה לראשונה את טכנולוגיית ALD לסין.
בהשוואה לשקיעת אדים כימית מסורתית (CVD) ושקיעת אדים פיזית (PVD), היתרונות של ALD הם התאמה תלת מימדית מצוינת, אחידות סרט בשטח גדול ובקרת עובי מדויקת, המתאימים לגידול סרטים דקים במיוחד על צורות משטח מורכבות ומבנים ביחס גובה-רוחב גבוה.
-מקור נתונים: פלטפורמת עיבוד מיקרו-ננו של אוניברסיטת טסינגואה -
בעידן שלאחר מור, המורכבות ונפח התהליך של ייצור פרוסות שופרו מאוד. אם לוקחים לדוגמא שבבי לוגיקה, עם הגידול במספר קווי הייצור עם תהליכים מתחת ל-45nm, במיוחד קווי הייצור עם תהליכים של 28nm ומטה, הדרישות לעובי הציפוי ולבקרת הדיוק גבוהות יותר. לאחר כניסתה של טכנולוגיית חשיפה מרובה, מספר שלבי תהליך ALD והציוד הנדרש גדל באופן משמעותי; בתחום שבבי הזיכרון, תהליך הייצור המיינסטרים התפתח ממבנה NAND 2D למבנה NAND 3D, מספר השכבות הפנימיות המשיך לגדול, והרכיבים הציגו בהדרגה מבנים בצפיפות גבוהה, יחס רוחב-גובה גבוה, ואת התפקיד החשוב של ALD החלה להופיע. מנקודת המבט של הפיתוח העתידי של מוליכים למחצה, טכנולוגיית ALD תמלא תפקיד חשוב יותר ויותר בעידן שלאחר מור.
לדוגמה, ALD היא טכנולוגיית התצהיר היחידה שיכולה לעמוד בדרישות הכיסוי והביצועים של הסרט של מבנים מורכבים מוערמים בתלת מימד (כגון 3D-NAND). ניתן לראות זאת בצורה חיה באיור למטה. הסרט שהופקד ב-CVD A (כחול) אינו מכסה לחלוטין את החלק התחתון של המבנה; גם אם בוצעו כמה התאמות תהליך ל-CVD (CVD B) כדי להשיג כיסוי, ביצועי הסרט וההרכב הכימי של האזור התחתון הם גרועים מאוד (אזור לבן באיור); לעומת זאת, השימוש בטכנולוגיית ALD מציג כיסוי סרט מלא, ותכונות סרט איכותיות ואחידות מושגות בכל אזורי המבנה.
—-יתרונות התמונה של טכנולוגיית ALD בהשוואה ל-CVD (מקור: ASM)—-
למרות ש-CVD עדיין תופסת את נתח השוק הגדול ביותר בטווח הקצר, ALD הפכה לאחד החלקים הצומחים ביותר בשוק ציוד ה-Wafers. בשוק ALD זה עם פוטנציאל צמיחה רב ותפקיד מפתח בייצור שבבים, ASM היא חברה מובילה בתחום ציוד ALD.
זמן פרסום: יוני-12-2024