மெல்லிய படல படிவு என்பது செமிகண்டக்டரின் முக்கிய அடி மூலக்கூறு பொருளின் மீது படலத்தின் ஒரு அடுக்கை பூசுவதாகும். சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு இன்சுலேடிங் கலவை, குறைக்கடத்தி பாலிசிலிகான், உலோகத் தாமிரம் போன்ற பல்வேறு பொருட்களால் இந்தத் திரைப்படத்தை உருவாக்கலாம்.
குறைக்கடத்தி சிப் உற்பத்தி செயல்முறையின் கண்ணோட்டத்தில், இது முன்-இறுதி செயல்பாட்டில் அமைந்துள்ளது.
மெல்லிய படலம் தயாரிக்கும் செயல்முறையை அதன் பட உருவாக்கும் முறையின்படி இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: இயற்பியல் நீராவி படிவு (PVD) மற்றும் இரசாயன நீராவி படிவு(CVD), இதில் CVD செயல்முறை உபகரணங்கள் அதிக விகிதத்தில் உள்ளன.
இயற்பியல் நீராவி படிவு (PVD) என்பது பொருள் மூலத்தின் மேற்பரப்பின் ஆவியாதல் மற்றும் குறைந்த அழுத்த வாயு/பிளாஸ்மா மூலம் அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் படிதல், ஆவியாதல், ஸ்பட்டரிங், அயன் கற்றை போன்றவை அடங்கும்.
இரசாயன நீராவி படிவு (CVD) வாயு கலவையின் இரசாயன எதிர்வினை மூலம் சிலிக்கான் செதில்களின் மேற்பரப்பில் ஒரு திடப் படத்தை வைப்பதைக் குறிக்கிறது. எதிர்வினை நிலைமைகளின் படி (அழுத்தம், முன்னோடி), இது வளிமண்டல அழுத்தமாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளதுCVD(APCVD), குறைந்த அழுத்தம்CVD(LPCVD), பிளாஸ்மா மேம்படுத்தப்பட்ட CVD (PECVD), உயர் அடர்த்தி பிளாஸ்மா CVD (HDPCVD) மற்றும் அணு அடுக்கு படிவு (ALD).
LPCVD: LPCVD சிறந்த படி கவரேஜ் திறன், நல்ல கலவை மற்றும் கட்டமைப்பு கட்டுப்பாடு, அதிக படிவு விகிதம் மற்றும் வெளியீடு ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் துகள் மாசுபாட்டின் மூலத்தை வெகுவாகக் குறைக்கிறது. எதிர்வினை, வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு மற்றும் வாயு அழுத்தத்தை பராமரிக்க வெப்ப ஆதாரமாக வெப்பமூட்டும் கருவிகளை நம்பியிருப்பது மிகவும் முக்கியம். டாப்கான் கலங்களின் பாலி லேயர் தயாரிப்பில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
PECVD: PECVD மெல்லிய படல படிவு செயல்முறையின் குறைந்த வெப்பநிலையை (450 டிகிரிக்கும் குறைவாக) அடைய ரேடியோ அலைவரிசை தூண்டலால் உருவாக்கப்படும் பிளாஸ்மாவை நம்பியுள்ளது. குறைந்த வெப்பநிலை படிவு அதன் முக்கிய நன்மையாகும், அதன் மூலம் ஆற்றல் சேமிப்பு, செலவுகள் குறைத்தல், உற்பத்தி திறன் அதிகரிப்பு மற்றும் அதிக வெப்பநிலை காரணமாக ஏற்படும் சிலிக்கான் செதில்களில் சிறுபான்மை கேரியர்களின் வாழ்நாள் சிதைவை குறைக்கிறது. இது PERC, TOPCON மற்றும் HJT போன்ற பல்வேறு கலங்களின் செயல்முறைகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படலாம்.
ALD: நல்ல ஃபிலிம் சீரான தன்மை, அடர்த்தியான மற்றும் துளைகள் இல்லாத, நல்ல படி கவரேஜ் பண்புகள், குறைந்த வெப்பநிலையில் (அறை வெப்பநிலை-400℃) மேற்கொள்ளப்படலாம், படத்தின் தடிமனை எளிமையாகவும் துல்லியமாகவும் கட்டுப்படுத்த முடியும், பல்வேறு வடிவங்களின் அடி மூலக்கூறுகளுக்கு பரவலாகப் பொருந்தும். எதிர்வினை ஓட்டத்தின் சீரான தன்மையைக் கட்டுப்படுத்த வேண்டிய அவசியமில்லை. ஆனால் குறை என்னவென்றால், படம் உருவாகும் வேகம் மெதுவாக உள்ளது. துத்தநாக சல்பைடு (ZnS) ஒளி-உமிழும் அடுக்கு போன்ற நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட மின்கடத்திகள் (Al2O3/TiO2) மற்றும் மெல்லிய-பட எலக்ட்ரோலுமினசென்ட் டிஸ்ப்ளேக்கள் (TFEL) தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது.
அணு அடுக்கு படிவு (ALD) என்பது ஒரு வெற்றிட பூச்சு செயல்முறையாகும், இது ஒரு மூலக்கூறு அடுக்கின் மேற்பரப்பில் ஒரு அணு அடுக்கு வடிவத்தில் ஒரு மெல்லிய படலத்தை உருவாக்குகிறது. 1974 ஆம் ஆண்டிலேயே, ஃபின்னிஷ் பொருள் இயற்பியலாளர் Tuomo Suntola இந்த தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்கி 1 மில்லியன் யூரோ மில்லினியம் டெக்னாலஜி விருதை வென்றார். ALD தொழில்நுட்பம் முதலில் பிளாட்-பேனல் எலக்ட்ரோலுமினசென்ட் டிஸ்ப்ளேக்களுக்குப் பயன்படுத்தப்பட்டது, ஆனால் அது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படவில்லை. 21 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில்தான் ALD தொழில்நுட்பம் குறைக்கடத்தித் தொழிலால் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது. பாரம்பரிய சிலிக்கான் ஆக்சைடுக்கு பதிலாக அதி-மெல்லிய உயர்-மின்கடத்தாப் பொருட்களைத் தயாரிப்பதன் மூலம், புல விளைவு டிரான்சிஸ்டர்களின் வரி அகலத்தைக் குறைப்பதால் ஏற்பட்ட கசிவு மின்னோட்டச் சிக்கலை வெற்றிகரமாகத் தீர்த்து, சிறிய வரி அகலங்களை நோக்கி மூரின் சட்டத்தை மேலும் மேம்படுத்தத் தூண்டியது. டாக்டர் டூமோ சுண்டோலா ஒருமுறை ALD கூறுகளின் ஒருங்கிணைப்பு அடர்த்தியை கணிசமாக அதிகரிக்க முடியும் என்று கூறினார்.
ALD தொழில்நுட்பம் 1974 இல் பின்லாந்தில் உள்ள PICOSUN இன் டாக்டர் டுவோமோ சன்டோலாவால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது மற்றும் இன்டெல் உருவாக்கிய 45/32 நானோமீட்டர் சிப்பில் உள்ள உயர் மின்கடத்தா படம் போன்ற வெளிநாடுகளில் தொழில்மயமாக்கப்பட்டது என்று பொது தரவு காட்டுகிறது. சீனாவில், எனது நாடு வெளிநாடுகளை விட 30 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக ALD தொழில்நுட்பத்தை அறிமுகப்படுத்தியது. அக்டோபர் 2010 இல், ஃபின்லாந்தில் உள்ள PICOSUN மற்றும் ஃபுடான் பல்கலைக்கழகம் முதல் உள்நாட்டு ALD கல்வி பரிமாற்றக் கூட்டத்தை நடத்தியது, ALD தொழில்நுட்பத்தை சீனாவில் முதல் முறையாக அறிமுகப்படுத்தியது.
பாரம்பரிய இரசாயன நீராவி படிவுடன் ஒப்பிடும்போது (CVD) மற்றும் இயற்பியல் நீராவி படிவு (PVD), ALD இன் நன்மைகள் சிறந்த முப்பரிமாண இணக்கத்தன்மை, பெரிய பகுதி பட சீரான தன்மை மற்றும் துல்லியமான தடிமன் கட்டுப்பாடு, இவை சிக்கலான மேற்பரப்பு வடிவங்கள் மற்றும் உயர் விகித விகித கட்டமைப்புகளில் தீவிர மெல்லிய படலங்களை வளர்ப்பதற்கு ஏற்றது.
—தரவு ஆதாரம்: சிங்குவா பல்கலைக்கழகத்தின் மைக்ரோ-நானோ செயலாக்க தளம்—
மூருக்குப் பிந்தைய காலத்தில், செதில் உற்பத்தியின் சிக்கலான தன்மை மற்றும் செயல்முறை அளவு பெரிதும் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது. லாஜிக் சில்லுகளை உதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டால், 45nm க்கும் குறைவான செயல்முறைகளைக் கொண்ட உற்பத்தி வரிகளின் எண்ணிக்கையில் அதிகரிப்புடன், குறிப்பாக 28nm மற்றும் அதற்கும் குறைவான செயல்முறைகளைக் கொண்ட உற்பத்திக் கோடுகள், பூச்சு தடிமன் மற்றும் துல்லியமான கட்டுப்பாட்டிற்கான தேவைகள் அதிகம். பல வெளிப்பாடு தொழில்நுட்பத்தை அறிமுகப்படுத்திய பிறகு, ALD செயல்முறை படிகள் மற்றும் தேவையான உபகரணங்களின் எண்ணிக்கை கணிசமாக அதிகரித்துள்ளது; மெமரி சில்லுகள் துறையில், முக்கிய உற்பத்தி செயல்முறை 2D NAND இலிருந்து 3D NAND கட்டமைப்பிற்கு உருவானது, உள் அடுக்குகளின் எண்ணிக்கை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது, மேலும் கூறுகள் படிப்படியாக அதிக அடர்த்தி, உயர் விகித கட்டமைப்புகள் மற்றும் முக்கிய பங்கை வழங்குகின்றன. ALD வெளிவரத் தொடங்கியது. குறைக்கடத்திகளின் எதிர்கால வளர்ச்சியின் கண்ணோட்டத்தில், ALD தொழில்நுட்பம் மூருக்குப் பிந்தைய காலத்தில் பெருகிய முறையில் முக்கிய பங்கு வகிக்கும்.
எடுத்துக்காட்டாக, சிக்கலான 3D அடுக்கப்பட்ட கட்டமைப்புகளின் (3D-NAND போன்றவை) கவரேஜ் மற்றும் திரைப்பட செயல்திறன் தேவைகளை பூர்த்தி செய்யக்கூடிய ஒரே படிவு தொழில்நுட்பம் ALD ஆகும். இதை கீழே உள்ள படத்தில் தெளிவாகக் காணலாம். CVD A (நீலம்) இல் டெபாசிட் செய்யப்பட்ட படம் கட்டமைப்பின் கீழ் பகுதியை முழுமையாக மறைக்கவில்லை; கவரேஜை அடைய CVD (CVD B) க்கு சில செயல்முறை சரிசெய்தல் செய்யப்பட்டாலும் கூட, படத்தின் செயல்திறன் மற்றும் கீழ் பகுதியின் வேதியியல் கலவை மிகவும் மோசமாக உள்ளது (படத்தில் உள்ள வெள்ளை பகுதி); இதற்கு நேர்மாறாக, ALD தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு முழுமையான திரைப்பட கவரேஜைக் காட்டுகிறது, மேலும் கட்டமைப்பின் அனைத்துப் பகுதிகளிலும் உயர்தர மற்றும் சீரான திரைப்பட பண்புகள் அடையப்படுகின்றன.
—-CVD உடன் ஒப்பிடும்போது ALD தொழில்நுட்பத்தின் பட நன்மைகள் (ஆதாரம்: ASM)—-
CVD இன்னும் குறுகிய காலத்தில் மிகப்பெரிய சந்தைப் பங்கை ஆக்கிரமித்தாலும், ALD ஆனது வேஃபர் ஃபேப் உபகரண சந்தையில் வேகமாக வளர்ந்து வரும் பகுதிகளில் ஒன்றாக மாறியுள்ளது. இந்த ALD சந்தையில் சிறந்த வளர்ச்சி திறன் மற்றும் சிப் தயாரிப்பில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது, ASM ஆனது ALD உபகரணத் துறையில் முன்னணி நிறுவனமாகும்.
இடுகை நேரம்: ஜூன்-12-2024