İnce film biriktirme, yarı iletkenin ana altlık malzemesi üzerine bir film tabakasının kaplanmasıdır. Bu film, yalıtkan bileşik silikon dioksit, yarı iletken polisilikon, metal bakır vb. gibi çeşitli malzemelerden yapılabilir. Kaplama için kullanılan ekipmana ince film biriktirme ekipmanı denir.
Yarı iletken çip üretim süreci açısından bakıldığında ön uç süreçte yer almaktadır.
İnce film hazırlama süreci, film oluşturma yöntemine göre iki kategoriye ayrılabilir: fiziksel buhar biriktirme (PVD) ve kimyasal buhar biriktirme(CVD)Bunların arasında CVD proses ekipmanı daha yüksek bir orana sahiptir.
Fiziksel buhar biriktirme (PVD), malzeme kaynağının yüzeyinin buharlaştırılmasını ve buharlaşma, püskürtme, iyon ışını vb. dahil olmak üzere düşük basınçlı gaz/plazma yoluyla alt tabakanın yüzeyinde birikmesini ifade eder;
Kimyasal buhar biriktirme (CVD), gaz karışımının kimyasal reaksiyonu yoluyla silikon levhanın yüzeyinde katı bir film biriktirme işlemini ifade eder. Reaksiyon koşullarına (basınç, öncül) göre atmosferik basınca bölünür.CVD(APCVD), düşük basınçCVD(LPCVD), plazmayla güçlendirilmiş CVD (PECVD), yüksek yoğunluklu plazma CVD (HDPCVD) ve atomik katman birikimi (ALD).
LPCVD: LPCVD daha iyi adım kapsama kabiliyetine, iyi bileşim ve yapı kontrolüne, yüksek biriktirme hızına ve çıktıya sahiptir ve parçacık kirliliğinin kaynağını büyük ölçüde azaltır. Reaksiyonu sürdürmek için bir ısı kaynağı olarak ısıtma ekipmanına güvenmek, sıcaklık kontrolü ve gaz basıncı çok önemlidir. TopCon hücrelerinin Poli katmanlı üretiminde yaygın olarak kullanılır.
PECVD: PECVD, ince film biriktirme işleminin düşük sıcaklığına (450 dereceden az) ulaşmak için radyo frekansı indüksiyonu tarafından üretilen plazmaya dayanır. Düşük sıcaklıkta biriktirme ana avantajıdır; böylece enerji tasarrufu sağlanır, maliyetler azalır, üretim kapasitesi artar ve silikon plakalardaki azınlık taşıyıcıların yüksek sıcaklıktan kaynaklanan ömür boyu bozulmaları azalır. PERC, TOPCON ve HJT gibi çeşitli hücrelerin işlemlerine uygulanabilir.
ALD: İyi film homojenliği, yoğun ve deliksiz, iyi adım kapsama özellikleri, düşük sıcaklıkta (oda sıcaklığı-400°C) gerçekleştirilebilir, film kalınlığını basit ve doğru bir şekilde kontrol edebilir, farklı şekillerdeki alt tabakalara yaygın olarak uygulanabilir ve Reaktan akışının tekdüzeliğini kontrol etmeye gerek yoktur. Ancak dezavantajı film oluşum hızının yavaş olmasıdır. Nanoyapılı yalıtkanlar (Al2O3/TiO2) ve ince film elektrominesans ekranlar (TFEL) üretmek için kullanılan çinko sülfür (ZnS) ışık yayan katman gibi.
Atomik katman biriktirme (ALD), bir alt tabakanın yüzeyinde tek bir atomik katman şeklinde katman katman ince bir film oluşturan bir vakumlu kaplama işlemidir. Daha 1974 yılında Finlandiyalı malzeme fizikçisi Tuomo Suntola bu teknolojiyi geliştirdi ve 1 milyon euroluk Milenyum Teknoloji Ödülü'nü kazandı. ALD teknolojisi başlangıçta düz panel elektrominesanslı ekranlar için kullanıldı, ancak yaygın olarak kullanılmadı. ALD teknolojisinin yarı iletken endüstrisi tarafından benimsenmesi ancak 21. yüzyılın başına kadar mümkün değildi. Geleneksel silikon oksidin yerine ultra ince, yüksek dielektrik malzemeler üreterek, alan etkili transistörlerin hat genişliğinin azaltılmasının neden olduğu kaçak akım sorununu başarıyla çözdü ve Moore Yasasının daha küçük hat genişliklerine doğru daha da geliştirilmesine yol açtı. Dr. Tuomo Suntola bir keresinde ALD'nin bileşenlerin entegrasyon yoğunluğunu önemli ölçüde artırabileceğini söylemişti.
Kamuya açık veriler, ALD teknolojisinin 1974 yılında Finlandiya'da PICOSUN'dan Dr. Tuomo Suntola tarafından icat edildiğini ve Intel tarafından geliştirilen 45/32 nanometre çipteki yüksek dielektrik film gibi yurtdışında sanayileştirildiğini gösteriyor. Çin'de, ülkem ALD teknolojisini yabancı ülkelerden 30 yıldan fazla bir süre sonra tanıttı. Ekim 2010'da Finlandiya'daki PICOSUN ve Fudan Üniversitesi, ilk yerli ALD akademik değişim toplantısına ev sahipliği yaparak ALD teknolojisini Çin'e ilk kez tanıttı.
Geleneksel kimyasal buhar biriktirme ile karşılaştırıldığında (CVD) ve fiziksel buhar biriktirme (PVD), ALD'nin avantajları, karmaşık yüzey şekilleri ve yüksek en boy oranı yapıları üzerinde ultra ince filmlerin büyütülmesi için uygun olan mükemmel üç boyutlu uyumluluk, geniş alanlı film bütünlüğü ve hassas kalınlık kontrolüdür.
—Veri kaynağı: Tsinghua Üniversitesi'nin mikro-nano işleme platformu—
Moore sonrası dönemde, levha üretiminin karmaşıklığı ve işlem hacmi büyük ölçüde iyileştirildi. Mantık çiplerini örnek alırsak, 45nm'nin altında proseslere sahip üretim hatlarının, özellikle de 28nm ve altında proseslere sahip üretim hatlarının sayısının artmasıyla birlikte, kaplama kalınlığı ve hassas kontrol gereksinimleri de artmaktadır. Çoklu pozlama teknolojisinin kullanıma sunulmasından sonra, ALD proses adımlarının ve gerekli ekipmanın sayısı önemli ölçüde arttı; Bellek yongaları alanında, ana üretim süreci 2D NAND'dan 3D NAND yapısına doğru gelişmiş, iç katmanların sayısı artmaya devam etmiş ve bileşenler giderek yüksek yoğunluklu, yüksek en boy oranlı yapılar sunmuş ve önemli rol oynamıştır. ALD ortaya çıkmaya başladı. Yarı iletkenlerin gelecekteki gelişimi açısından bakıldığında, ALD teknolojisi Moore sonrası dönemde giderek daha önemli bir rol oynayacaktır.
Örneğin ALD, karmaşık 3D istiflenmiş yapıların (3D-NAND gibi) kapsama ve film performansı gereksinimlerini karşılayabilen tek biriktirme teknolojisidir. Bu, aşağıdaki şekilde açıkça görülmektedir. CVD A'da (mavi) biriktirilen film yapının alt kısmını tamamen kaplamaz; Kapsama sağlamak için CVD'de (CVD B) bazı işlem ayarlamaları yapılsa bile, alt alanın film performansı ve kimyasal bileşimi çok zayıftır (şekilde beyaz alan); aksine, ALD teknolojisinin kullanımı tam film kaplaması gösterir ve yapının tüm alanlarında yüksek kaliteli ve tekdüze film özellikleri elde edilir.
—-CVD'ye kıyasla ALD teknolojisinin resim avantajları (Kaynak: ASM)—-
Her ne kadar CVD kısa vadede hala en büyük pazar payına sahip olsa da ALD, levha fabrikası ekipmanı pazarının en hızlı büyüyen parçalarından biri haline geldi. Büyük büyüme potansiyeline sahip ve çip üretiminde önemli bir role sahip olan bu ALD pazarında ASM, ALD ekipmanları alanında lider bir şirkettir.
Gönderim zamanı: Haz-12-2024