თხელი ფირის დეპონირება არის ფირის ფენის დაფარვა ნახევარგამტარის ძირითად სუბსტრატის მასალაზე. ეს ფილმი შეიძლება დამზადდეს სხვადასხვა მასალისგან, როგორიცაა საიზოლაციო ნაერთი სილიციუმის დიოქსიდი, ნახევარგამტარული პოლისილიციუმი, ლითონის სპილენძი და ა.შ. დაფარვისთვის გამოყენებულ მოწყობილობას ეწოდება თხელი ფირის დეპონირების მოწყობილობა.
ნახევარგამტარული ჩიპის წარმოების პროცესის პერსპექტივიდან, იგი მდებარეობს წინა ბოლოში.
თხელი ფირის მომზადების პროცესი შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად მისი ფირის ფორმირების მეთოდის მიხედვით: ფიზიკური ორთქლის დეპონირება (PVD) და ქიმიური ორთქლის დეპონირება.(CVD), რომელთა შორის CVD პროცესის აღჭურვილობა უფრო მაღალ პროპორციას შეადგენს.
ფიზიკური ორთქლის დეპონირება (PVD) გულისხმობს მასალის წყაროს ზედაპირის აორთქლებას და დეპონირებას სუბსტრატის ზედაპირზე დაბალი წნევის გაზის/პლაზმის მეშვეობით, მათ შორის აორთქლება, დაფრქვევა, იონური სხივი და ა.შ.;
ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD) ეხება სილიკონის ვაფლის ზედაპირზე მყარი ფირის დეპონირების პროცესს აირის ნარევის ქიმიური რეაქციის გზით. რეაქციის პირობების მიხედვით (წნევა, წინამორბედი) იყოფა ატმოსფერულ წნევადCVD(APCVD), დაბალი წნევაCVD(LPCVD), პლაზმური გაძლიერებული CVD (PECVD), მაღალი სიმკვრივის პლაზმური CVD (HDPCVD) და ატომური შრის დეპონირება (ALD).
LPCVD: LPCVD-ს აქვს უკეთესი საფეხურების დაფარვის უნარი, კარგი შემადგენლობისა და სტრუქტურის კონტროლი, დეპონირების მაღალი სიჩქარე და გამომუშავება და მნიშვნელოვნად ამცირებს ნაწილაკების დაბინძურების წყაროს. რეაქციის შესანარჩუნებლად გათბობის მოწყობილობებზე, როგორც სითბოს წყაროზე დაყრდნობა, ტემპერატურის კონტროლი და გაზის წნევა ძალიან მნიშვნელოვანია. ფართოდ გამოიყენება პოლი ფენის TopCon უჯრედების წარმოებაში.
PECVD: PECVD ეყრდნობა რადიოსიხშირული ინდუქციის შედეგად წარმოქმნილ პლაზმას, რათა მიაღწიოს თხელი ფირის დეპონირების პროცესის დაბალ ტემპერატურას (450 გრადუსზე ნაკლები). დაბალი ტემპერატურის დეპონირება მისი მთავარი უპირატესობაა, რითაც დაზოგავს ენერგიას, ამცირებს ხარჯებს, იზრდება წარმოების სიმძლავრე და ამცირებს სილიკონის ვაფლებში უმცირესობის მატარებლების სიცოცხლის ხანგრძლივობას მაღალი ტემპერატურის გამო. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა უჯრედების პროცესებზე, როგორიცაა PERC, TOPCON და HJT.
ALD: ფილმის კარგი ერთგვაროვნება, მკვრივი და ხვრელების გარეშე, კარგი საფეხურის დაფარვის მახასიათებლები, შეიძლება განხორციელდეს დაბალ ტემპერატურაზე (ოთახის ტემპერატურა-400℃), შეუძლია უბრალოდ და ზუსტად აკონტროლოს ფილმის სისქე, ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ფორმის სუბსტრატებზე და არ სჭირდება რეაქტიული ნაკადის ერთგვაროვნების კონტროლი. მაგრამ მინუსი ის არის, რომ ფილმის ფორმირების სიჩქარე ნელია. მაგალითად, თუთიის სულფიდის (ZnS) სინათლის გამოსხივების ფენა, რომელიც გამოიყენება ნანოსტრუქტურული იზოლატორების (Al2O3/TiO2) და თხელი ფირის ელექტროლუმინესცენტური დისპლეების (TFEL) წარმოებისთვის.
ატომური ფენის დეპონირება (ALD) არის ვაკუუმური საფარის პროცესი, რომელიც ქმნის თხელ ფენას სუბსტრატის ზედაპირზე ფენით ერთი ატომური ფენის სახით. ჯერ კიდევ 1974 წელს ფინელმა მატერიალურმა ფიზიკოსმა ტუომო სუნტოლამ შეიმუშავა ეს ტექნოლოგია და მოიგო 1 მილიონი ევრო ათასწლეულის ტექნოლოგიების ჯილდო. ALD ტექნოლოგია თავდაპირველად გამოიყენებოდა ბრტყელი პანელის ელექტროლუმინესცენტური დისპლეებისთვის, მაგრამ ის ფართოდ არ გამოიყენებოდა. მხოლოდ 21-ე საუკუნის დასაწყისში დაიწყო ALD ტექნოლოგიის გამოყენება ნახევარგამტარული ინდუსტრიის მიერ. ულტრა თხელი მაღალი დიელექტრიკული მასალების წარმოებით ტრადიციული სილიციუმის ოქსიდის ჩანაცვლებით, მან წარმატებით გადაჭრა გაჟონვის მიმდინარე პრობლემა, რომელიც გამოწვეული იყო ველის ეფექტის ტრანზისტორების ხაზის სიგანის შემცირებით, რაც აიძულა მურის კანონი შემდგომ განვითარებულიყო ხაზის უფრო მცირე სიგანეზე. დოქტორმა ტუომო სუნტოლამ ერთხელ თქვა, რომ ALD-ს შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს კომპონენტების ინტეგრაციის სიმკვრივე.
საჯარო მონაცემები აჩვენებს, რომ ALD ტექნოლოგია გამოიგონა დოქტორმა ტუომო სუნტოლამ PICOSUN-დან ფინეთში 1974 წელს და განხორციელდა ინდუსტრიალიზაცია საზღვარგარეთ, მაგალითად Intel-ის მიერ შემუშავებული 45/32 ნანომეტრიანი ჩიპის მაღალი დიელექტრიკული ფილმი. ჩინეთში ჩემმა ქვეყანამ შემოიტანა ALD ტექნოლოგია 30 წელზე მეტი ხნის შემდეგ, ვიდრე უცხო ქვეყნებში. 2010 წლის ოქტომბერში PICOSUN-მა ფინეთში და ფუდანის უნივერსიტეტმა უმასპინძლა ALD აკადემიური გაცვლის პირველ შიდა შეხვედრას, რომელმაც პირველად გააცნო ALD ტექნოლოგია ჩინეთში.
ტრადიციულ ქიმიურ ორთქლის დეპონირებასთან შედარებით (CVD) და ფიზიკური ორთქლის დეპონირება (PVD), ALD-ის უპირატესობებია შესანიშნავი სამგანზომილებიანი კონფორმულობა, დიდი ფართობის ფირის ერთგვაროვნება და ზუსტი სისქის კონტროლი, რომლებიც შესაფერისია ულტრა თხელი ფირების გასაზრდელად რთულ ზედაპირულ ფორმებზე და მაღალი ასპექტის თანაფარდობის სტრუქტურებზე.
— მონაცემთა წყარო: ცინგხუას უნივერსიტეტის მიკრო-ნანო დამუშავების პლატფორმა —
მურის შემდგომ ეპოქაში, ვაფლის წარმოების სირთულე და პროცესის მოცულობა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა. მაგალითად, ლოგიკური ჩიპების გათვალისწინებით, საწარმოო ხაზების რაოდენობის მატებასთან ერთად, 45 ნმ-ზე დაბალი პროცესებით, განსაკუთრებით საწარმოო ხაზებით 28 ნმ და ქვემოთ, მოთხოვნები საფარის სისქესა და სიზუსტის კონტროლზე უფრო მაღალია. მრავალჯერადი ექსპოზიციის ტექნოლოგიის დანერგვის შემდეგ, ALD პროცესის საფეხურებისა და საჭირო აღჭურვილობის რაოდენობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა; მეხსიერების ჩიპების სფეროში, ძირითადი წარმოების პროცესი 2D NAND-დან 3D NAND სტრუქტურამდე განვითარდა, შიდა ფენების რაოდენობა აგრძელებდა ზრდას და კომპონენტებმა თანდათან წარმოადგინეს მაღალი სიმკვრივის, მაღალი ასპექტის თანაფარდობის სტრუქტურები და მნიშვნელოვანი როლი. ALD-ის გამოჩენა დაიწყო. ნახევარგამტარების მომავალი განვითარების პერსპექტივიდან, ALD ტექნოლოგია ითამაშებს სულ უფრო მნიშვნელოვან როლს პოსტ-მურის ეპოქაში.
მაგალითად, ALD არის ერთადერთი დეპონირების ტექნოლოგია, რომელსაც შეუძლია დააკმაყოფილოს რთული 3D დაწყობილი სტრუქტურების (როგორიცაა 3D-NAND) დაფარვისა და ფილმის შესრულების მოთხოვნები. ეს ნათლად ჩანს ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში. CVD A-ში დეპონირებული ფილმი (ლურჯი) მთლიანად არ ფარავს სტრუქტურის ქვედა ნაწილს; მაშინაც კი, თუ პროცესის გარკვეული კორექტირება ხდება CVD-ზე (CVD B) დაფარვის მისაღწევად, ფირის მოქმედება და ქვედა უბნის ქიმიური შემადგენლობა ძალიან ცუდია (თეთრი უბანი ფიგურაში); ამის საპირისპიროდ, ALD ტექნოლოგიის გამოყენება აჩვენებს ფირის სრულ დაფარვას და მაღალი ხარისხის და ერთიანი ფილმის თვისებები მიიღწევა სტრუქტურის ყველა სფეროში.
—-სურათი ALD ტექნოლოგიის უპირატესობები CVD-თან შედარებით (წყარო: ASM)—-
მიუხედავად იმისა, რომ CVD კვლავ იკავებს უდიდეს საბაზრო წილს მოკლევადიან პერიოდში, ALD გახდა ვაფლის ფაბ მოწყობილობების ბაზრის ერთ-ერთი ყველაზე სწრაფად მზარდი ნაწილი. ამ ALD ბაზარზე დიდი ზრდის პოტენციალითა და ჩიპების წარმოებაში მთავარი როლით, ASM არის წამყვანი კომპანია ALD აღჭურვილობის სფეროში.
გამოქვეყნების დრო: ივნ-12-2024