Depunerea de peliculă subțire este de a acoperi un strat de film pe materialul principal de substrat al semiconductorului. Acest film poate fi realizat din diferite materiale, cum ar fi compusul izolator dioxid de siliciu, polisiliciu semiconductor, cupru metalic etc. Echipamentul folosit pentru acoperire se numește echipament de depunere a filmului subțire.
Din perspectiva procesului de fabricare a cipurilor semiconductoare, acesta este situat în procesul front-end.
Procesul de preparare a peliculei subțiri poate fi împărțit în două categorii în funcție de metoda sa de formare a filmului: depunerea fizică în vapori (PVD) și depunerea chimică în vapori.(CVD), printre care echipamentele de proces CVD reprezintă o proporție mai mare.
Depunerea fizică de vapori (PVD) se referă la vaporizarea suprafeței sursei de material și depunerea pe suprafața substratului prin gaz/plasmă de joasă presiune, inclusiv evaporare, pulverizare, fascicul de ioni etc.;
Depunerea chimică de vapori (CVD) se referă la procesul de depunere a unei pelicule solide pe suprafața plachetei de siliciu printr-o reacție chimică a amestecului de gaze. În funcție de condițiile de reacție (presiune, precursor), se împarte în presiune atmosfericăCVD(APCVD), presiune joasăCVD(LPCVD), CVD îmbunătățită cu plasmă (PECVD), CVD cu plasmă de înaltă densitate (HDPCVD) și depunerea stratului atomic (ALD).
LPCVD: LPCVD are o capacitate mai bună de acoperire a pașilor, un control bun al compoziției și structurii, o rată și un randament ridicat de depunere și reduce foarte mult sursa de poluare cu particule. Bazându-se pe echipamentul de încălzire ca sursă de căldură pentru a menține reacția, controlul temperaturii și presiunea gazului sunt foarte importante. Utilizat pe scară largă în fabricarea stratului Poly a celulelor TopCon.
PECVD: PECVD se bazează pe plasma generată de inducția de radiofrecvență pentru a obține o temperatură scăzută (mai puțin de 450 de grade) a procesului de depunere a filmului subțire. Depunerea la temperatură scăzută este principalul său avantaj, economisind astfel energie, reducând costurile, crescând capacitatea de producție și reducând degradarea pe durata de viață a purtătorilor minoritari din plachetele de siliciu cauzate de temperatura ridicată. Poate fi aplicat proceselor diferitelor celule, cum ar fi PERC, TOPCON și HJT.
ALD: O uniformitate bună a filmului, dens și fără găuri, caracteristici bune de acoperire a treptei, poate fi efectuată la temperatură scăzută (temperatura camerei - 400 ℃), poate controla simplu și precis grosimea filmului, este aplicabilă pe scară largă pe substraturi de diferite forme și nu trebuie să controleze uniformitatea fluxului de reactant. Dar dezavantajul este că viteza de formare a filmului este lentă. Cum ar fi stratul emițător de lumină cu sulfură de zinc (ZnS) utilizat pentru a produce izolatori nanostructurați (Al2O3/TiO2) și afișaje electroluminiscente cu film subțire (TFEL).
Depunerea stratului atomic (ALD) este un proces de acoperire sub vid care formează o peliculă subțire pe suprafața unui substrat strat cu strat sub forma unui singur strat atomic. Încă din 1974, fizicianul finlandez al materialelor Tuomo Suntola a dezvoltat această tehnologie și a câștigat premiul Millennium Technology Award de 1 milion de euro. Tehnologia ALD a fost folosită inițial pentru afișajele electroluminiscente cu ecran plat, dar nu a fost utilizată pe scară largă. Abia la începutul secolului 21 tehnologia ALD a început să fie adoptată de industria semiconductoarelor. Prin fabricarea de materiale ultra-subțiri cu dielectric înalt pentru a înlocui oxidul de siliciu tradițional, a rezolvat cu succes problema curentului de scurgere cauzată de reducerea lățimii liniei a tranzistorilor cu efect de câmp, determinând Legea lui Moore să se dezvolte în continuare către lățimi mai mici ale liniilor. Dr. Tuomo Suntola a spus odată că ALD poate crește semnificativ densitatea de integrare a componentelor.
Datele publice arată că tehnologia ALD a fost inventată de Dr. Tuomo Suntola de la PICOSUN în Finlanda în 1974 și a fost industrializată în străinătate, cum ar fi filmul cu dielectric înalt din cipul de 45/32 nanometri dezvoltat de Intel. În China, țara mea a introdus tehnologia ALD cu mai mult de 30 de ani mai târziu decât țările străine. În octombrie 2010, PICOSUN din Finlanda și Universitatea Fudan au găzduit prima întâlnire internă de schimb academic ALD, introducând tehnologia ALD în China pentru prima dată.
Comparativ cu depunerea chimică tradițională în vapori (CVD) și depunerea fizică de vapori (PVD), avantajele ALD sunt o excelentă conformitate tridimensională, uniformitatea peliculei pe suprafețe mari și un control precis al grosimii, care sunt potrivite pentru creșterea filmelor ultra-subțiri pe forme de suprafață complexe și structuri cu raport de aspect ridicat.
—Sursa datelor: Platforma de procesare micro-nano a Universității Tsinghua—
În epoca post-Moore, complexitatea și volumul procesului de fabricare a napolitanelor au fost mult îmbunătățite. Luând ca exemplu cipurile logice, odată cu creșterea numărului de linii de producție cu procese sub 45nm, în special liniile de producție cu procese de 28nm și mai jos, cerințele pentru controlul grosimii acoperirii și al preciziei sunt mai mari. După introducerea tehnologiei de expunere multiplă, numărul de etape ale procesului ALD și echipamentele necesare a crescut semnificativ; în domeniul cipurilor de memorie, procesul de producție principal a evoluat de la structura 2D NAND la 3D NAND, numărul de straturi interne a continuat să crească, iar componentele au prezentat treptat structuri de înaltă densitate, cu raport de aspect ridicat și rolul important. a ALD a început să apară. Din perspectiva dezvoltării viitoare a semiconductorilor, tehnologia ALD va juca un rol din ce în ce mai important în epoca post-Moore.
De exemplu, ALD este singura tehnologie de depunere care poate îndeplini cerințele de acoperire și de performanță a filmului ale structurilor complexe stivuite 3D (cum ar fi 3D-NAND). Acest lucru poate fi văzut clar în figura de mai jos. Filmul depus în CVD A (albastru) nu acoperă complet partea inferioară a structurii; chiar dacă unele ajustări ale procesului sunt efectuate la CVD (CVD B) pentru a obține acoperire, performanța filmului și compoziția chimică a zonei inferioare sunt foarte slabe (zona albă în figură); în schimb, utilizarea tehnologiei ALD arată o acoperire completă a filmului, iar proprietățile filmului de înaltă calitate și uniforme sunt obținute în toate zonele structurii.
—-Imagine Avantajele tehnologiei ALD în comparație cu CVD (Sursa: ASM)—-
Deși CVD încă ocupă cea mai mare cotă de piață pe termen scurt, ALD a devenit una dintre părțile cu cea mai rapidă creștere a pieței de echipamente pentru fabrici de napolitane. Pe această piață ALD cu un mare potențial de creștere și un rol cheie în fabricarea de cipuri, ASM este o companie lider în domeniul echipamentelor ALD.
Ora postării: 12-jun-2024