Plonos plėvelės nusodinimas skirtas padengti plėvelės sluoksnį ant pagrindinės puslaidininkio pagrindo medžiagos. Ši plėvelė gali būti pagaminta iš įvairių medžiagų, tokių kaip izoliacinis junginys silicio dioksidas, puslaidininkinis polisilicis, metalas varis ir kt. Dengimui naudojama įranga vadinama plonasluoksne nusodinimo įranga.
Puslaidininkinių lustų gamybos proceso požiūriu, jis yra pradiniame procese.
Plonos plėvelės paruošimo procesą galima suskirstyti į dvi kategorijas pagal plėvelės formavimo metodą: fizinį nusodinimą garais (PVD) ir cheminį nusodinimą garais.(CVD), tarp kurių CVD proceso įranga sudaro didesnę dalį.
Fizinis nusodinimas iš garų (PVD) reiškia medžiagos šaltinio paviršiaus išgarinimą ir nusodinimą ant pagrindo paviršiaus per žemo slėgio dujas/plazmą, įskaitant garavimą, purškimą, jonų pluoštą ir kt.;
Cheminis nusodinimas garais (CVD) reiškia kietos plėvelės nusodinimą ant silicio plokštelės paviršiaus vykstant dujų mišinio cheminei reakcijai. Pagal reakcijos sąlygas (slėgį, pirmtaką) jis skirstomas į atmosferos slėgįCVD(APCVD), žemas slėgisCVD(LPCVD), plazma sustiprintas CVD (PECVD), didelio tankio plazminis CVD (HDPCVD) ir nusodinimas atominiu sluoksniu (ALD).
LPCVD: LPCVD turi geresnę laipsnio aprėptį, gerą sudėties ir struktūros valdymą, didelį nusodinimo greitį ir našumą bei labai sumažina dalelių taršos šaltinį. Šildymo įranga kaip šilumos šaltinis reakcijai palaikyti yra labai svarbi, temperatūros kontrolė ir dujų slėgis. Plačiai naudojamas TopCon elementų polisluoksnių gamyboje.
PECVD: PECVD remiasi plazma, sukuriama radijo dažnio indukcijos būdu, kad būtų pasiekta žema (mažesnė nei 450 laipsnių) plonasluoksnio nusodinimo proceso temperatūra. Žemos temperatūros nusodinimas yra pagrindinis jo pranašumas, todėl taupoma energija, sumažinamos sąnaudos, didinami gamybos pajėgumai ir silicio plokštelėse mažumos nešiklio eksploatavimo trukmės skilimas, kurį sukelia aukšta temperatūra. Jis gali būti taikomas įvairių ląstelių, tokių kaip PERC, TOPCON ir HJT, procesams.
ALD: geras plėvelės vienodumas, tankus ir be skylių, geros žingsnio padengimo charakteristikos, gali būti atliekamas žemoje temperatūroje (kambario temperatūra - 400 ℃), gali paprastai ir tiksliai valdyti plėvelės storį, yra plačiai taikomas įvairių formų substratams ir nereikia kontroliuoti reagento srauto tolygumo. Tačiau trūkumas yra lėtas plėvelės formavimo greitis. Pavyzdžiui, cinko sulfido (ZnS) šviesą skleidžiantis sluoksnis, naudojamas nanostruktūriniams izoliatoriams (Al2O3/TiO2) ir plonasluoksniams elektroliuminescenciniams ekranams (TFEL) gaminti.
Atominio sluoksnio nusodinimas (ALD) – tai vakuuminio dengimo procesas, kurio metu ant pagrindo paviršiaus sluoksnis po sluoksnio suformuojama plona plėvelė vieno atominio sluoksnio pavidalu. Dar 1974 metais suomių medžiagų fizikas Tuomo Suntola sukūrė šią technologiją ir laimėjo milijono eurų vertės tūkstantmečio technologijų apdovanojimą. ALD technologija iš pradžių buvo naudojama plokščiaekraniams elektroliuminescenciniams ekranams, tačiau ji nebuvo plačiai naudojama. Tik XXI amžiaus pradžioje ALD technologiją pradėjo taikyti puslaidininkių pramonė. Gaminant itin plonas didelio dielektriko medžiagas, kurios pakeistų tradicinį silicio oksidą, sėkmingai išspręsta nuotėkio srovės problema, kurią sukėlė lauko efekto tranzistorių linijos pločio sumažinimas, paskatinęs Moore'o dėsnį toliau plėtoti mažesnio pločio linijas. Dr. Tuomo Suntola kartą pasakė, kad ALD gali žymiai padidinti komponentų integravimo tankį.
Vieši duomenys rodo, kad ALD technologiją išrado dr. Tuomo Suntola iš PICOSUN Suomijoje 1974 m. ir ji buvo išplėtota užsienyje, pavyzdžiui, didelės dielektrinės plėvelės 45/32 nanometrų mikroschemoje, kurią sukūrė Intel. Kinijoje mano šalyje ALD technologija buvo įdiegta daugiau nei 30 metų vėliau nei užsienio šalyse. 2010 m. spalio mėn. PICOSUN Suomijoje ir Fudano universitete įvyko pirmasis vietinis ALD akademinių mainų susitikimas, kuriame pirmą kartą Kinijoje buvo pristatyta ALD technologija.
Palyginti su tradiciniu cheminiu nusodinimu garais (CVD) ir fizinis garų nusodinimas (PVD), ALD pranašumai yra puikus trimatis atitikimas, didelio ploto plėvelės vienodumas ir tikslus storio valdymas, kurie tinka auginti ypač plonas plėveles ant sudėtingų paviršiaus formų ir didelio formato struktūrų.
– Duomenų šaltinis: Tsinghua universiteto mikronano apdorojimo platforma –
Po Moore eros labai pagerėjo plokštelių gamybos sudėtingumas ir proceso apimtis. Atsižvelgiant į logikos lustus kaip pavyzdį, didėjant gamybos linijų, kurių procesai mažesni nei 45 nm, skaičiui, ypač gamybos linijų, kurių procesai yra 28 nm ir mažesni, dangos storio ir tikslumo valdymo reikalavimai yra aukštesni. Įdiegus daugkartinio poveikio technologiją, ALD proceso etapų ir reikalingos įrangos skaičius labai išaugo; atminties lustų srityje pagrindinis gamybos procesas išsivystė nuo 2D NAND iki 3D NAND struktūros, vidinių sluoksnių skaičius toliau didėjo, o komponentai palaipsniui pristatė didelio tankio, didelio formato santykio struktūras ir svarbų vaidmenį. pradėjo atsirasti ALD. Ateities puslaidininkių plėtros požiūriu ALD technologija vaidins vis svarbesnį vaidmenį eroje po Moore.
Pavyzdžiui, ALD yra vienintelė nusodinimo technologija, galinti patenkinti sudėtingų 3D sudėtinių struktūrų (pvz., 3D-NAND) aprėpties ir plėvelės veikimo reikalavimus. Tai galima ryškiai matyti žemiau esančiame paveikslėlyje. CVD A (mėlyna) nusodinta plėvelė nevisiškai uždengia apatinę konstrukcijos dalį; net jei CVD (CVD B) procesas yra šiek tiek pakoreguotas, kad būtų pasiekta aprėptis, dugno srities plėvelės našumas ir cheminė sudėtis yra labai prasti (paveikslėlyje balta sritis); priešingai, naudojant ALD technologiją, parodomas visiškas plėvelės padengimas, o visose konstrukcijos srityse pasiekiamos aukštos kokybės ir vienodos plėvelės savybės.
- ALD technologijos pranašumai, palyginti su CVD (šaltinis: ASM) -
Nors trumpuoju laikotarpiu CVD vis dar užima didžiausią rinkos dalį, ALD tapo viena iš sparčiausiai augančių plokščių gaminių įrangos rinkos dalių. Šioje ALD rinkoje, turinčioje didelį augimo potencialą ir pagrindinį vaidmenį lustų gamyboje, ASM yra pirmaujanti įmonė ALD įrangos srityje.
Paskelbimo laikas: 2024-06-12