पातळ फिल्म डिपॉझिशन म्हणजे सेमीकंडक्टरच्या मुख्य सब्सट्रेट सामग्रीवर फिल्मचा थर लावणे. ही फिल्म इन्सुलेटिंग कंपाऊंड सिलिकॉन डायऑक्साइड, सेमीकंडक्टर पॉलिसिलिकॉन, मेटल कॉपर इत्यादी विविध सामग्रीपासून बनविली जाऊ शकते. कोटिंगसाठी वापरल्या जाणाऱ्या उपकरणांना पातळ फिल्म डिपॉझिशन उपकरण म्हणतात.
सेमीकंडक्टर चिप उत्पादन प्रक्रियेच्या दृष्टीकोनातून, ते फ्रंट-एंड प्रक्रियेमध्ये स्थित आहे.
पातळ फिल्म तयार करण्याची प्रक्रिया त्याच्या फिल्म बनवण्याच्या पद्धतीनुसार दोन श्रेणींमध्ये विभागली जाऊ शकते: भौतिक बाष्प निक्षेप (PVD) आणि रासायनिक बाष्प जमा(CVD), ज्यामध्ये CVD प्रक्रिया उपकरणे जास्त प्रमाणात आहेत.
भौतिक वाष्प निक्षेप (PVD) म्हणजे सामग्रीच्या स्त्रोताच्या पृष्ठभागाचे बाष्पीभवन आणि कमी-दाब वायू/प्लाझ्माद्वारे सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर साचणे, ज्यामध्ये बाष्पीभवन, थुंकणे, आयन बीम इत्यादींचा समावेश होतो;
रासायनिक बाष्प साठा (CVD) गॅस मिश्रणाच्या रासायनिक अभिक्रियाद्वारे सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागावर घन फिल्म जमा करण्याच्या प्रक्रियेचा संदर्भ देते. प्रतिक्रिया परिस्थितीनुसार (दाब, पूर्ववर्ती), ते वायुमंडलीय दाबांमध्ये विभागले गेले आहेCVD(APCVD), कमी दाबCVD(LPCVD), प्लाझ्मा एन्हांस्ड CVD (PECVD), उच्च घनता प्लाझ्मा CVD (HDPCVD) आणि अणू स्तर जमा (ALD).
LPCVD: LPCVD मध्ये उत्तम स्टेप कव्हरेज क्षमता, चांगली रचना आणि रचना नियंत्रण, उच्च जमा दर आणि आउटपुट आहे आणि कण प्रदूषणाचे स्त्रोत मोठ्या प्रमाणात कमी करते. प्रतिक्रिया, तापमान नियंत्रण आणि वायू दाब राखण्यासाठी उष्णता स्त्रोत म्हणून हीटिंग उपकरणांवर अवलंबून राहणे फार महत्वाचे आहे. TopCon पेशींच्या पॉली लेयर निर्मितीमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.
PECVD: PECVD पातळ फिल्म डिपॉझिशन प्रक्रियेचे कमी तापमान (450 अंशांपेक्षा कमी) साध्य करण्यासाठी रेडिओ फ्रिक्वेन्सी इंडक्शनद्वारे तयार केलेल्या प्लाझमावर अवलंबून असते. कमी तापमान जमा करणे हा त्याचा मुख्य फायदा आहे, ज्यामुळे ऊर्जेची बचत होते, खर्च कमी होतो, उत्पादन क्षमता वाढते आणि उच्च तापमानामुळे सिलिकॉन वेफर्समधील अल्पसंख्याक वाहकांचे आयुष्यभर होणारे क्षय कमी होते. हे PERC, TOPCON आणि HJT सारख्या विविध पेशींच्या प्रक्रियेवर लागू केले जाऊ शकते.
ALD: चांगली फिल्म एकसमानता, दाट आणि छिद्रांशिवाय, चांगली पायरी कव्हरेज वैशिष्ट्ये, कमी तापमानात (खोलीचे तापमान -400℃) चालविली जाऊ शकते, फिल्मची जाडी सहजपणे आणि अचूकपणे नियंत्रित करू शकते, विविध आकारांच्या सब्सट्रेट्ससाठी मोठ्या प्रमाणावर लागू आहे आणि अभिक्रियाक प्रवाहाची एकसमानता नियंत्रित करण्याची आवश्यकता नाही. पण तोटा असा आहे की चित्रपट निर्मितीचा वेग कमी आहे. जसे की झिंक सल्फाइड (ZnS) प्रकाश-उत्सर्जक थर नॅनोस्ट्रक्चर्ड इन्सुलेटर (Al2O3/TiO2) आणि पातळ-फिल्म इलेक्ट्रोल्युमिनेसेंट डिस्प्ले (TFEL) तयार करण्यासाठी वापरला जातो.
ॲटोमिक लेयर डिपॉझिशन (ALD) ही एक व्हॅक्यूम कोटिंग प्रक्रिया आहे जी एका अणू थराच्या स्वरूपात थर थराच्या पृष्ठभागावर पातळ फिल्म बनवते. 1974 च्या सुरुवातीला, फिनिश भौतिक भौतिकशास्त्रज्ञ तुओमो सुंटोला यांनी हे तंत्रज्ञान विकसित केले आणि 1 दशलक्ष युरो मिलेनियम तंत्रज्ञान पुरस्कार जिंकला. ALD तंत्रज्ञान मूलतः फ्लॅट-पॅनेल इलेक्ट्रोल्युमिनेसेंट डिस्प्लेसाठी वापरले गेले होते, परंतु ते मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले नाही. 21 व्या शतकाच्या सुरूवातीस अर्धसंवाहक उद्योगाने ALD तंत्रज्ञानाचा अवलंब करण्यास सुरुवात केली. पारंपारिक सिलिकॉन ऑक्साईड बदलण्यासाठी अति-पातळ उच्च-डायलेक्ट्रिक मटेरियल तयार करून, फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या रेषेची रुंदी कमी झाल्यामुळे होणारी गळती चालू समस्या यशस्वीरित्या सोडवली, ज्यामुळे मूरचा कायदा आणखी लहान रेषेच्या रुंदीकडे विकसित होण्यास प्रवृत्त झाला. डॉ. टुओमो सुंटोला एकदा म्हणाले की ALD घटकांच्या एकत्रीकरण घनतेमध्ये लक्षणीय वाढ करू शकते.
सार्वजनिक डेटा दर्शवितो की ALD तंत्रज्ञानाचा शोध 1974 मध्ये फिनलंडमधील PICOSUN च्या डॉ. तुओमो सुंटोला यांनी लावला होता आणि परदेशात औद्योगिकीकरण केले गेले आहे, जसे की इंटेलने विकसित केलेल्या 45/32 नॅनोमीटर चिपमधील उच्च डायलेक्ट्रिक फिल्म. चीनमध्ये, माझ्या देशाने परदेशी देशांपेक्षा 30 वर्षांनंतर ALD तंत्रज्ञान सादर केले. ऑक्टोबर 2010 मध्ये, फिनलंडमधील PICOSUN आणि फुदान विद्यापीठाने प्रथमच चीनमध्ये ALD तंत्रज्ञानाची ओळख करून देणारी पहिली देशांतर्गत ALD शैक्षणिक विनिमय बैठक आयोजित केली.
पारंपारिक रासायनिक वाष्प साचण्याच्या तुलनेत (CVD) आणि भौतिक वाष्प निक्षेप (PVD), ALD चे फायदे उत्कृष्ट त्रिमितीय अनुरूपता, मोठ्या-क्षेत्रातील फिल्म एकसमानता आणि अचूक जाडी नियंत्रण आहेत, जे जटिल पृष्ठभागाच्या आकारांवर आणि उच्च गुणोत्तर संरचनांवर अति-पातळ फिल्म्स वाढवण्यासाठी योग्य आहेत.
—डेटा स्रोत: सिंघुआ विद्यापीठाचे मायक्रो-नॅनो प्रोसेसिंग प्लॅटफॉर्म—
मूर नंतरच्या काळात, वेफर उत्पादनाची जटिलता आणि प्रक्रियेची मात्रा मोठ्या प्रमाणात सुधारली गेली आहे. उदाहरण म्हणून लॉजिक चिप्स घेतल्यास, 45nm पेक्षा कमी प्रक्रिया असलेल्या उत्पादन रेषांच्या संख्येत वाढ झाल्यामुळे, विशेषत: 28nm आणि त्याहून कमी प्रक्रिया असलेल्या उत्पादन रेषा, कोटिंगची जाडी आणि अचूक नियंत्रणाची आवश्यकता जास्त आहे. मल्टीपल एक्सपोजर तंत्रज्ञानाचा परिचय केल्यानंतर, ALD प्रक्रियेच्या पायऱ्या आणि आवश्यक उपकरणांची संख्या लक्षणीय वाढली आहे; मेमरी चिप्सच्या क्षेत्रात, मुख्य प्रवाहातील उत्पादन प्रक्रिया 2D NAND वरून 3D NAND संरचनेत विकसित झाली आहे, अंतर्गत स्तरांची संख्या वाढतच गेली आहे आणि घटकांनी हळूहळू उच्च-घनता, उच्च गुणोत्तर संरचना आणि महत्त्वपूर्ण भूमिका सादर केली आहे. ALD च्या उदयास सुरुवात झाली आहे. सेमीकंडक्टर्सच्या भविष्यातील विकासाच्या दृष्टीकोनातून, ALD तंत्रज्ञान मूर-नंतरच्या काळात महत्त्वाची भूमिका बजावेल.
उदाहरणार्थ, ALD हे एकमेव डिपॉझिशन तंत्रज्ञान आहे जे जटिल 3D स्टॅक केलेल्या स्ट्रक्चर्स (जसे की 3D-NAND) च्या कव्हरेज आणि फिल्म कार्यप्रदर्शन आवश्यकता पूर्ण करू शकते. हे खालील आकृतीत स्पष्टपणे पाहिले जाऊ शकते. CVD A (निळा) मध्ये जमा केलेला चित्रपट संरचनेच्या खालच्या भागाला पूर्णपणे कव्हर करत नाही; कव्हरेज प्राप्त करण्यासाठी CVD (CVD B) मध्ये काही प्रक्रिया समायोजन केले असले तरीही, चित्रपटाची कार्यक्षमता आणि तळाच्या भागाची रासायनिक रचना खूपच खराब आहे (आकृतीमध्ये पांढरा भाग); याउलट, ALD तंत्रज्ञानाचा वापर संपूर्ण फिल्म कव्हरेज दर्शवितो, आणि संरचनेच्या सर्व क्षेत्रांमध्ये उच्च-गुणवत्तेचे आणि एकसमान फिल्म गुणधर्म प्राप्त केले जातात.
—-CVD च्या तुलनेत ALD तंत्रज्ञानाचे चित्र फायदे (स्रोत: ASM) —-
जरी CVD ने अल्पावधीत सर्वात मोठा बाजार हिस्सा व्यापला असला तरी, ALD हा वेफर फॅब उपकरणांच्या बाजारपेठेतील सर्वात वेगाने वाढणारा भाग बनला आहे. या ALD बाजारपेठेत मोठ्या वाढीची क्षमता आणि चिप उत्पादनात महत्त्वाची भूमिका असलेल्या ASM ही ALD उपकरणांच्या क्षेत्रातील एक आघाडीची कंपनी आहे.
पोस्ट वेळ: जून-12-2024