Ang pagtitiwalag ng manipis na pelikula ay ang pahiran ng isang layer ng pelikula sa pangunahing materyal ng substrate ng semiconductor. Ang pelikulang ito ay maaaring gawin ng iba't ibang materyales, tulad ng insulating compound na silicon dioxide, semiconductor polysilicon, metal copper, atbp. Ang kagamitan na ginagamit para sa coating ay tinatawag na thin film deposition equipment.
Mula sa pananaw ng proseso ng pagmamanupaktura ng semiconductor chip, ito ay matatagpuan sa front-end na proseso.
Ang proseso ng paghahanda ng manipis na pelikula ay maaaring nahahati sa dalawang kategorya ayon sa paraan ng pagbuo ng pelikula nito: physical vapor deposition (PVD) at chemical vapor deposition(CVD), kung saan ang mga kagamitan sa proseso ng CVD ay may mas mataas na proporsyon.
Ang physical vapor deposition (PVD) ay tumutukoy sa vaporization ng surface ng material source at deposition sa surface ng substrate sa pamamagitan ng low-pressure gas/plasma, kabilang ang evaporation, sputtering, ion beam, atbp.;
Deposition ng singaw ng kemikal (CVD) ay tumutukoy sa proseso ng pagdeposito ng isang solidong pelikula sa ibabaw ng silicon wafer sa pamamagitan ng isang kemikal na reaksyon ng pinaghalong gas. Ayon sa mga kondisyon ng reaksyon (presyon, precursor), nahahati ito sa presyon ng atmosperaCVD(APCVD), mababang presyonCVD(LPCVD), plasma enhanced CVD (PECVD), high density plasma CVD (HDPCVD) at atomic layer deposition (ALD).
LPCVD: Ang LPCVD ay may mas mahusay na kakayahan sa coverage ng hakbang, mahusay na komposisyon at kontrol ng istraktura, mataas na rate ng deposition at output, at lubos na binabawasan ang pinagmumulan ng polusyon ng particle. Ang pag-asa sa mga kagamitan sa pag-init bilang pinagmumulan ng init upang mapanatili ang reaksyon, kontrol sa temperatura at presyon ng gas ay napakahalaga. Malawakang ginagamit sa pagmamanupaktura ng Poly layer ng mga cell ng TopCon.
PECVD: Ang PECVD ay umaasa sa plasma na nabuo sa pamamagitan ng radio frequency induction upang makamit ang mababang temperatura (mas mababa sa 450 degrees) ng proseso ng thin film deposition. Ang mababang temperatura na deposition ang pangunahing bentahe nito, sa gayon ay nakakatipid ng enerhiya, nakakabawas ng mga gastos, nagpapataas ng kapasidad ng produksyon, at nakakabawas sa habambuhay na pagkabulok ng mga minoryang carrier sa mga silicon na wafer na dulot ng mataas na temperatura. Maaari itong ilapat sa mga proseso ng iba't ibang mga cell tulad ng PERC, TOPCON, at HJT.
ALD: Magandang pagkakapareho ng pelikula, siksik at walang mga butas, mahusay na mga katangian ng coverage ng hakbang, ay maaaring isagawa sa mababang temperatura (temperatura ng silid-400 ℃), maaari lamang at tumpak na makontrol ang kapal ng pelikula, ay malawak na naaangkop sa mga substrate na may iba't ibang mga hugis, at hindi kailangang kontrolin ang pagkakapareho ng daloy ng reactant. Ngunit ang kawalan ay ang bilis ng pagbuo ng pelikula ay mabagal. Gaya ng zinc sulfide (ZnS) light-emitting layer na ginamit upang makabuo ng mga nanostructured insulators (Al2O3/TiO2) at thin-film electroluminescent display (TFEL).
Atomic layer deposition (ALD) ay isang vacuum coating na proseso na bumubuo ng manipis na pelikula sa ibabaw ng substrate layer sa pamamagitan ng layer sa anyo ng isang atomic layer. Noon pang 1974, binuo ng Finnish material physicist na si Tuomo Suntola ang teknolohiyang ito at nanalo ng 1 milyong euro Millennium Technology Award. Ang teknolohiyang ALD ay orihinal na ginamit para sa mga flat-panel na electroluminescent na display, ngunit hindi ito malawakang ginagamit. Ito ay hindi hanggang sa simula ng ika-21 siglo na ang teknolohiya ng ALD ay nagsimulang gamitin ng industriya ng semiconductor. Sa pamamagitan ng paggawa ng mga ultra-manipis na high-dielectric na materyales upang palitan ang tradisyonal na silicon oxide, matagumpay nitong nalutas ang kasalukuyang problema sa pagtagas na dulot ng pagbawas ng lapad ng linya ng mga transistor ng field effect, na nag-udyok sa Moore's Law na higit na umunlad patungo sa mas maliliit na lapad ng linya. Minsang sinabi ni Dr. Tuomo Suntola na maaaring makabuluhang taasan ng ALD ang density ng pagsasama ng mga bahagi.
Ipinapakita ng pampublikong data na ang teknolohiya ng ALD ay naimbento ni Dr. Tuomo Suntola ng PICOSUN sa Finland noong 1974 at naging industriyalisado sa ibang bansa, tulad ng mataas na dielectric na pelikula sa 45/32 nanometer chip na binuo ng Intel. Sa China, ipinakilala ng aking bansa ang teknolohiyang ALD nang mahigit 30 taon na ang lumipas kaysa sa mga dayuhang bansa. Noong Oktubre 2010, ang PICOSUN sa Finland at ang Fudan University ay nag-host ng unang domestic ALD academic exchange meeting, na ipinakilala ang teknolohiya ng ALD sa China sa unang pagkakataon.
Kung ikukumpara sa tradisyunal na chemical vapor deposition (CVD) at physical vapor deposition (PVD), ang mga bentahe ng ALD ay mahusay na three-dimensional conformality, large-area film uniformity, at tumpak na kontrol sa kapal, na angkop para sa pagpapalaki ng mga ultra-thin na pelikula sa kumplikadong mga hugis sa ibabaw at mataas na aspect ratio na mga istruktura.
—Pagmumulan ng data: Micro-nano processing platform ng Tsinghua University—
Sa panahon ng post-Moore, ang pagiging kumplikado at dami ng proseso ng paggawa ng wafer ay lubos na napabuti. Ang pagkuha ng logic chips bilang isang halimbawa, sa pagtaas ng bilang ng mga linya ng produksyon na may mga prosesong mas mababa sa 45nm, lalo na ang mga linya ng produksyon na may mga prosesong 28nm at mas mababa, ang mga kinakailangan para sa kapal ng patong at kontrol ng katumpakan ay mas mataas. Matapos ang pagpapakilala ng maramihang teknolohiya ng pagkakalantad, ang bilang ng mga hakbang sa proseso ng ALD at kagamitan na kinakailangan ay tumaas nang malaki; sa larangan ng memory chips, ang pangunahing proseso ng pagmamanupaktura ay nagbago mula sa 2D NAND hanggang sa 3D na istraktura ng NAND, ang bilang ng mga panloob na layer ay patuloy na tumaas, at ang mga bahagi ay unti-unting nagpakita ng mataas na densidad, mataas na aspect ratio na mga istruktura, at ang mahalagang papel ng ALD ay nagsimula nang lumabas. Mula sa pananaw ng pag-unlad sa hinaharap ng mga semiconductors, ang teknolohiya ng ALD ay gaganap ng lalong mahalagang papel sa panahon ng post-Moore.
Halimbawa, ang ALD ay ang tanging teknolohiya ng deposition na makakatugon sa saklaw at mga kinakailangan sa pagganap ng pelikula ng mga kumplikadong 3D stacked na istruktura (gaya ng 3D-NAND). Ito ay malinaw na makikita sa figure sa ibaba. Ang pelikulang idineposito sa CVD A (asul) ay hindi ganap na sumasakop sa ibabang bahagi ng istraktura; kahit na ang ilang mga pagsasaayos ng proseso ay ginawa sa CVD (CVD B) upang makamit ang saklaw, ang pagganap ng pelikula at kemikal na komposisyon ng ilalim na bahagi ay napakahina (puting lugar sa figure); sa kabaligtaran, ang paggamit ng teknolohiya ng ALD ay nagpapakita ng kumpletong saklaw ng pelikula, at ang mataas na kalidad at pare-parehong katangian ng pelikula ay nakakamit sa lahat ng bahagi ng istraktura.
—-Picture Advantages ng ALD technology kumpara sa CVD (Source: ASM)—-
Bagama't sinasakop pa rin ng CVD ang pinakamalaking bahagi ng merkado sa maikling panahon, ang ALD ay naging isa sa pinakamabilis na lumalagong bahagi ng merkado ng kagamitan sa wafer fab. Sa merkado ng ALD na ito na may malaking potensyal na paglago at isang mahalagang papel sa paggawa ng chip, ang ASM ay isang nangungunang kumpanya sa larangan ng kagamitan ng ALD.
Oras ng post: Hun-12-2024