Pemendapan filem nipis adalah untuk menyalut lapisan filem pada bahan substrat utama semikonduktor. Filem ini boleh dibuat daripada pelbagai bahan, seperti silikon dioksida sebatian penebat, polysilicon semikonduktor, tembaga logam, dll. Peralatan yang digunakan untuk salutan dipanggil peralatan pemendapan filem nipis.
Dari perspektif proses pembuatan cip semikonduktor, ia terletak dalam proses bahagian hadapan.
Proses penyediaan filem nipis boleh dibahagikan kepada dua kategori mengikut kaedah pembentukan filemnya: pemendapan wap fizikal (PVD) dan pemendapan wap kimia(CVD), antaranya peralatan proses CVD menyumbang bahagian yang lebih tinggi.
Pemendapan wap fizikal (PVD) merujuk kepada pengewapan permukaan sumber bahan dan pemendapan pada permukaan substrat melalui gas/plasma tekanan rendah, termasuk penyejatan, sputtering, pancaran ion, dsb.;
pemendapan wap kimia (CVD) merujuk kepada proses memendapkan filem pepejal pada permukaan wafer silikon melalui tindak balas kimia campuran gas. Mengikut keadaan tindak balas (tekanan, prekursor), ia dibahagikan kepada tekanan atmosferaCVD(APCVD), tekanan rendahCVD(LPCVD), CVD dipertingkatkan plasma (PECVD), CVD plasma berketumpatan tinggi (HDPCVD) dan pemendapan lapisan atom (ALD).
LPCVD: LPCVD mempunyai keupayaan liputan langkah yang lebih baik, komposisi dan kawalan struktur yang baik, kadar pemendapan dan keluaran yang tinggi, dan sangat mengurangkan sumber pencemaran zarah. Bergantung pada peralatan pemanasan sebagai sumber haba untuk mengekalkan tindak balas, kawalan suhu dan tekanan gas adalah sangat penting. Digunakan secara meluas dalam pembuatan lapisan Poli sel TopCon.
PECVD: PECVD bergantung pada plasma yang dijana oleh aruhan frekuensi radio untuk mencapai suhu rendah (kurang daripada 450 darjah) proses pemendapan filem nipis. Pemendapan suhu rendah adalah kelebihan utamanya, dengan itu menjimatkan tenaga, mengurangkan kos, meningkatkan kapasiti pengeluaran, dan mengurangkan pereputan seumur hidup pembawa minoriti dalam wafer silikon yang disebabkan oleh suhu tinggi. Ia boleh digunakan untuk proses pelbagai sel seperti PERC, TOPCON, dan HJT.
ALD: Keseragaman filem yang baik, padat dan tanpa lubang, ciri-ciri liputan langkah yang baik, boleh dijalankan pada suhu rendah (suhu bilik-400 ℃), boleh mengawal ketebalan filem dengan mudah dan tepat, digunakan secara meluas untuk substrat pelbagai bentuk, dan tidak perlu mengawal keseragaman aliran bahan tindak balas. Tetapi kelemahannya ialah kelajuan pembentukan filem adalah perlahan. Seperti lapisan pemancar cahaya zink sulfida (ZnS) yang digunakan untuk menghasilkan penebat berstruktur nano (Al2O3/TiO2) dan paparan elektroluminescent filem nipis (TFEL).
Pemendapan lapisan atom (ALD) ialah proses salutan vakum yang membentuk filem nipis pada permukaan lapisan substrat demi lapisan dalam bentuk satu lapisan atom. Seawal tahun 1974, ahli fizik bahan Finland Tuomo Suntola membangunkan teknologi ini dan memenangi Anugerah Teknologi Milenium bernilai 1 juta euro. Teknologi ALD pada asalnya digunakan untuk paparan electroluminescent panel rata, tetapi ia tidak digunakan secara meluas. Sehingga awal abad ke-21 teknologi ALD mula diterima pakai oleh industri semikonduktor. Dengan mengeluarkan bahan dielektrik tinggi ultra nipis untuk menggantikan silikon oksida tradisional, ia berjaya menyelesaikan masalah arus kebocoran yang disebabkan oleh pengurangan lebar talian transistor kesan medan, mendorong Undang-undang Moore untuk terus berkembang ke arah lebar talian yang lebih kecil. Dr Tuomo Suntola pernah berkata bahawa ALD boleh meningkatkan ketumpatan penyepaduan komponen dengan ketara.
Data awam menunjukkan bahawa teknologi ALD telah dicipta oleh Dr. Tuomo Suntola dari PICOSUN di Finland pada tahun 1974 dan telah diindustrikan di luar negara, seperti filem dielektrik tinggi dalam cip nanometer 45/32 yang dibangunkan oleh Intel. Di China, negara saya memperkenalkan teknologi ALD lebih 30 tahun lebih lewat daripada negara luar. Pada Oktober 2010, PICOSUN di Finland dan Universiti Fudan telah menganjurkan mesyuarat pertukaran akademik ALD domestik yang pertama, memperkenalkan teknologi ALD ke China buat kali pertama.
Berbanding dengan pemendapan wap kimia tradisional (CVD) dan pemendapan wap fizikal (PVD), kelebihan ALD ialah kesesuaian tiga dimensi yang sangat baik, keseragaman filem kawasan besar, dan kawalan ketebalan yang tepat, yang sesuai untuk mengembangkan filem ultra-nipis pada bentuk permukaan yang kompleks dan struktur nisbah aspek yang tinggi.
—Sumber data: Platform pemprosesan mikro-nano Universiti Tsinghua—
Dalam era pasca-Moore, kerumitan dan jumlah proses pembuatan wafer telah bertambah baik. Mengambil cip logik sebagai contoh, dengan peningkatan bilangan barisan pengeluaran dengan proses di bawah 45nm, terutamanya barisan pengeluaran dengan proses 28nm dan ke bawah, keperluan untuk ketebalan salutan dan kawalan ketepatan adalah lebih tinggi. Selepas pengenalan teknologi pendedahan berganda, bilangan langkah proses ALD dan peralatan yang diperlukan telah meningkat dengan ketara; dalam bidang cip memori, proses pembuatan arus perdana telah berkembang daripada struktur NAND 2D kepada struktur NAND 3D, bilangan lapisan dalaman terus meningkat, dan komponen secara beransur-ansur telah membentangkan struktur nisbah aspek tinggi berketumpatan tinggi, dan peranan penting. ALD telah mula muncul. Dari perspektif pembangunan masa depan semikonduktor, teknologi ALD akan memainkan peranan yang semakin penting dalam era pasca Moore.
Sebagai contoh, ALD ialah satu-satunya teknologi pemendapan yang boleh memenuhi keperluan liputan dan prestasi filem struktur bertindan 3D yang kompleks (seperti 3D-NAND). Ini dapat dilihat dengan jelas dalam rajah di bawah. Filem yang disimpan dalam CVD A (biru) tidak sepenuhnya meliputi bahagian bawah struktur; walaupun beberapa pelarasan proses dibuat kepada CVD (CVD B) untuk mencapai liputan, prestasi filem dan komposisi kimia kawasan bawah adalah sangat lemah (kawasan putih dalam rajah); sebaliknya, penggunaan teknologi ALD menunjukkan liputan filem yang lengkap, dan sifat filem yang berkualiti tinggi dan seragam dicapai dalam semua bidang struktur.
—-Gambar Kelebihan teknologi ALD berbanding CVD (Sumber: ASM)—-
Walaupun CVD masih menduduki bahagian pasaran terbesar dalam jangka pendek, ALD telah menjadi salah satu bahagian yang paling pesat berkembang dalam pasaran peralatan wafer fab. Dalam pasaran ALD dengan potensi pertumbuhan yang besar dan peranan penting dalam pembuatan cip, ASM ialah syarikat terkemuka dalam bidang peralatan ALD.
Masa siaran: Jun-12-2024