Smiclonductor plonos plėvelės nusėdimo įranga

Plonos plėvelės nusodinimo įranga, viena iš trijų puslaidininkių gamybos linijos pagrindinės įrangos.

I.Kas yra plonas filmų nusėdimas

Ii. Išsamus PVD, CVD ir ALD įvedimas

Iii. Du svarbūs PECVD įžangos pramonėje

Iv. Pasaulinė puslaidininkių plonų plėvelių nusodinimo įrangos rinka

I.Kas yra plonas filmų nusėdimas

Paprasčiau tariant: filmo nusėdimas reiškia „padėti“ lustą.

Kuo tikslesnis ir sluoksniuotas lustas, tuo didesnė „filmo“ paklausa.

Kuo geriau lustas, tuo daugiau lipdukų yra.

Profesionaliai:Plonos plėvelės nusodinimo įrangos klasifikacija Plonas plėvelės nusėdimas reiškia plonų plėvelės medžiagų nusėdimą, kuris turi būti apdorotas silicio vafliukais ir kitais substratais, o deponuotos plonos plėvelės medžiagos daugiausia yra silicio dioksidas, silicio nitridas, polizilikonas ir kiti ne metalai bei varis ir kiti metalai, o deponuota plėvelė gali būti amorfinė, polikristaline ar monokristallies.

Tai apima CVD (cheminio garų nusėdimas), PVD (fizinio garų nusėdimas) ir ALD (atominio sluoksnio nusėdimas), tarp kurių ALD priklauso CVD šakai.

Kodėl mes sakome, kad kuo tikslesni ir kuo daugiau sluoksnių bus lustas, tuo didesnis „filmo“ poreikis?

„Chip“ gamyba yra tarsi filmo įdėjimas į mobilųjį telefoną, tačiau šis „filmas“ yra nano lygio ir jį reikia įklijuoti dešimtys ar net šimtai sluoksnių! Kai lusto procesas tampa vis sudėtingesnis, o struktūra tampa vis sudėtingesnė, „filmo“ paklausa taip pat žymiai padidėjo.

Kuo labiau pažengęs procesas, tuo daugiau filmo sluoksnių

90 nm proceso CMOS gamybos linijoje reikia apie 40 plonų plėvelių nusėdimo procesų, apimančių 6 medžiagas; 3NM proceso „FinFET“ gamybos linijoje plonos plėvelės nusodinimo procesas padidėjo iki 100, o medžiagų tipai yra beveik 20. Kiekvienas „plėvelės“ sluoksnis yra labai svarbus, o be jokio sluoksnio lustas gali netinkamai veikti.

Kuo sudėtingesnė struktūra, tuo sunkiau pritaikyti filmą

Paimant atminties lustus kaip pavyzdį, nuo 2D NAND iki 3D NAND, struktūra pasikeitė iš plokščio į trijų matmenų, o sluoksnių skaičius žymiai padidėjo, kaip ir vieno aukšto vasarnamis į dangoraižių. Kiekvienam sluoksniui reikia tiksliai „dangos“, o tai natūraliai padidina plonos plėvelės nusodinimo įrangos paklausą.

Todėl plonos plėvelės nusodinimo įranga yra „Film Master“ lustų gamybos srityje, o kuo tikslesnė ir sluoksniuota lustas, tuo labiau neatsiejama.

Ii. PVD, CVD

PVD (fizinis garų nusėdimas)

Fizinis garų nusėdimas yra technologija, kuri naudoja fizinius mechanizmus plonam plėvelės nusėdimui atlikti, o procesas neapima cheminių reakcijų.

Tai daugiausia apima išgarinimą, dulkėjimą, lanko plazmos dengimą, jonų dangą, molekulinės pluošto epitaksinę dangą ir kitas kategorijas. Garinimas: nurodo dangos technologiją, kurioje išgarinta medžiaga kaitinama išgarinimo šaltiniais, tokiais kaip pasipriešinimas, elektronų pluoštas, aukšto dažnio indukcija, lazeris ir lazeris aukštoje vakuuminėje kameroje Garintas ir kondensuotas, kad susidarytų tvirta plėvelė.Vakuuminis išgaravimas šiuo metu yra pagrindinis OLED plokščių procesas.

Dulkinimas: paprastai reiškia magnetrono dulkinimą, kuris nurodo įkrautų dalelių naudojimą elektriniame lauke su tam tikra kinetine energija, vakuume 1,3 × 10-3PA užpildoma inertine dujomis, o tarp substrato (anodo) ir metalo taikinio (katodinis) pridedamas aukštos įtampos, dėl substrato, sugeneruojamo švytėjimo (švytėjimo) (švytėjimas švytėti) (švytėjimas) ir intensyviai) yra pridedama prie aukštos įtampos, dėl substrato (anodo švytėjimo) ir metalo tikslo (katodas) yra pridedama prie aukštos įtampos. Dujos, gamina plazmą, išpūtė metalo taikinio atomus ir nusėda ant substrato.

Dulkinimo danga yra plačiausiai naudojama PVD.

Molekulinės pluošto epitaksija (MBE): Tai yra specialus vakuuminio dangos procesas, kuris užaugina plonas plėvelių sluoksnį pagal sluoksnį išilgai substrato medžiagos kristalinės ašies. MBE gali paruošti pavienių kristalų plėveles su dešimtimis atominių sluoksnių, taip pat pakaitomis plonomis plėvelėmis su skirtingais komponentais ir doping, kad sudarytų ypač plono sluoksnio kvantines mikrostruktūros medžiagas.

Jonų padengimas: vakuuminio išgarinimo ir dulkių dengimo derinys, padengta medžiaga iš dalies jonizuojama išleidimo erdvėje po garinimo, o po to, kai jie turi būti padengti, elektrodai traukia substratą, kad būtų dedamas į plėvelę.

Dėl savo sudėtingumo jonų padengimas turi ribotą programų diapazoną.

Apskritai, PVD proceso metu keičiasi tik medžiagos forma, ir jokia cheminė reakcija nedalyvauja, o tai yra grynas fizinis pokytis. PVD yra pagrindinis pagrindinis ultragarsinio metalo ir pereinamojo metalo nitridų plėvelių nusodinimo procesas visame puslaidininkių gamybos procese.

2.CVD (cheminio garų nusėdimas)

Dielektrinės ir puslaidininkinės plėvelės CVD nusėdimas yra dangos procesas, kuris sukelia kietas plėveles ant substrato paviršiaus per garų fazinę cheminę reakciją, kuri yra cheminė reakcija.

CVD reakcijos pirmtakai paprastai yra silano, fosforo, borano, amoniako, deguonies ir kitų dujų žaliavų, o produktai paprastai yra nitridas, oksidas, azoto oksidas, karbidas, polisilikonas ir kitos kietos plėvelės, o reakcijos sąlygos paprastai yra aukšta temperatūra, aukštas slėgis, plazma ir kt.

CVD filmų formavimo procesas paprastai apima aštuonis veiksmus:

Reaktyviojo dujų pervežimas į nuosėdų plotą;

membranos pirmtako formavimas;

Membranos pirmtakai difuziškai skiriasi prie matricos paviršiaus;

membranos pirmtako adhezija;

Membranos pirmtakai difuzija prie membranos augimo srities;

Paviršiaus cheminė reakcija, plėvelė nusėda ir palaipsniui auga, ir galiausiai sudaro nuolatinę plėvelę ir tuo pačiu sukuria šalutinius produktus;

Šalutiniai produktai pašalinami iš matricos paviršiaus;

Šalutiniai produktai pašalinami iš reakcijos kameros. Nuolatiniam proceso eigai, griovelių ir giliųjų skylių užpildymo paklausa pagimdė naujas CVD technologijas, o dabartinės pagrindinės taikomosios technologijos yra LPCVD, PECVD, o būsimas plėtros kryptis yra HDPCVD, SACVD.

Du svarbūs „PECVD“ įvadai pramonėje:

Remiantis plazmos generavimo dažniu, PE CVD naudojama plazma gali būti padalinta į dvi rūšis: radijo dažnio plazmą ir mikrobangų plazmą plazma

.

Šiuo metu pramonėje naudojamas RF dažnio dažnis paprastai yra 13,56 MHz. Tarp jų RF plazmos sujungimo metodai paprastai yra suskirstyti į dvi rūšis: talpinę jungtį (CCP) ir indukcinę jungtį (ICP).

3.ald (atominio sluoksnio nusėdimas)

ALD turi tikslias plėvelės storio valdymo galimybes, puikų storio vienodumą ir deponuotų plėvelių nuoseklumą, o jos laiptelių padengimo talpa yra labai stipri, todėl jis tinka plėvelės augimui gilių griovelių struktūrose. ALD vaidina svarbų vaidmenį keliuose procesuose, tokiuose kaip SADP, HKMG ir vario metalo sujungimo difuzijos barjero sluoksniai.

ALD principas:Per dujų fazės pirmtako impulsą pakaitomis įsiskverbiant į reaktorių ir formuojant plėvelės sluoksnį pagal sluoksnį ant substrato paviršiaus vieno atominio sluoksnio režime, reakcijos etapai apima:

A pirmtakas patenka į reakcijos kamerą ir yra adsorbuotas ant matricos paviršiaus;

Nuplaukite reakcijos kamerą inertinėmis dujomis ir išvalykite likusį pirmtaką a;

B pirmtakas patenka į reakcijos kamerą ir adsorbus ant matricos paviršiaus, chemiškai reaguoja su A pirmtaku, kad sudarytų tikslinę plėvelę;

Inertinės dujos praplauna reakcijos kamerą, kad pašalintų šalutinius produktus, kuriuos sukuria cheminė reakcija iš reakcijos kameros, ir užbaigia atominių sluoksnių plonų plėvelių nusėdimą. Šis ciklas leidžia nusodinti plonas plėveles atominiu lygiu.

Iii. Kas yra plonos plėvelės nusėdimo įranga?

Plonas plėvelės nusėdimas yra pagrindinė puslaidininkių įranga. Kaip rodo pavadinimas, jis daugiausia atsakingas už dielektrinio sluoksnio ir metalo sluoksnio nusėdimą kiekviename proceso etape.

Vakuumo ir slėgio valdymo sistemos sudėtis: mechaninis siurblys, molekulinė siurblys, vakuuminis vožtuvas, vakuuminis matuoklis ir kt.

Funkcija: Suteikite stabilią vakuumo aplinką nusodinimo procesui, sumažinkite azoto, deguonies ir vandens garų poveikį plėvelės kokybei. Mažas vakuumas išgaunamas sausu siurbliu, kad būtų išvengta substrato užteršimo aliejuje. Molekulinis siurblys naudojamas dideliam vakuumui išgauti, o tai turi stiprų sugebėjimą pašalinti vandens garus ir užtikrinti reakcijos kameros švarą.

Svarba: vakuuminė aplinka yra esminė filmo nusėdimui, tiesiogiai paveikiančiai filmo grynumą ir vienodumą.

Indėlių sistemos sudėtis: RF maitinimo šaltinis, vandens aušinimo sistema, substrato šildytuvas ir kt.

Funkcija: RF maitinimo šaltinis: jonizuoja reakcijos dujas, generuoja plazmą ir skatina chemines reakcijas. Vandens aušinimo sistema: suteikia siurblio ir reakcijos kameros aušinimą, neleidžiant įrangai perkaitinti ir suaktyvinti aliarmus, jei perpildyta. Aušinimo vandens linijos yra izoliuotos, kad būtų išvengta elektros trukdžių.

Substrato šildytuvas: pašildo substratą, kad pašalintų paviršiaus priemaišas ir pagerintų plėvelės sukibimą su substratu. Svarba: Sedimentation System yra filmo nusėdimo esmė ir daro tiesioginę įtaką filmo kokybei ir našumui.

Dujų ir srauto valdymo sistemos sudėtis: dujų cilindras, dujų spintelė, masės srauto matuoklis, dujų perdavimo vamzdynas ir kt.

Funkcija:

Dujų šaltinis: Dujų cilindrai pateikia reakcijos dujas (tokias kaip silanas, amoniakas, azotas ir kt.).

Dujų pristatymas: dujos į proceso kamerą gabenama per dujų spintelę.

Srauto kontrolė: masės srauto matuokliai naudojami tiksliai kontroliuoti dujų srautą, kad būtų užtikrintas stabilias reaktyviųjų dujų proporcijas ir srauto greitį.

Svarba:Dujų srauto valdymas tiesiogiai daro įtaką plėvelės sudėčiai, storiui ir vienodumui.

Reakcijos kamerų sistemos sudėtis: reakcijos kamera, substrato dėklas, dujų platintojas, elektrodas ir kt.

Funkcijos:

(1) Reakcijos kamera:Suteikia reakcijos erdvę plonam plėvelės nusėdimui, paprastai pagamintą iš aukštos temperatūros ir atsparus korozijai medžiagoms.

Substrato dėklas: Užtikrinkite substratą ir įsitikinkite, kad jis tolygiai kaitinamas.

Dujų platintojas: tolygiai paskirstykite reakcijos dujas, kad užtikrintumėte plėvelės nusėdimo vienodumą.

(4) Elektrodas: Procesuose, tokiuose kaip PECVD, jis naudojamas plazmai generuoti.

Svarba: Reakcijos kamera yra pagrindinė plėvelės nusėdimo sritis, o jos dizainas tiesiogiai veikia filmo kokybę ir našumą.

5.Kontrolės sistemos sudėtis:PLC (programuojamas loginis valdiklis), jutiklis, žmogaus ir mašinos sąsaja (HMI) ir kt.

Funkcijos:

(1) Automatinis valdymas:Supraskite automatinį kiekvienos įrangos sistemos veikimą per PLC.

(2) Parametrų stebėjimas:Realiojo laiko pagrindinių parametrų, tokių kaip temperatūra, slėgis ir dujų srautas, stebėjimas realiu laiku.

(3) gedimo aliarmas:Suaktyvinkite aliarmą ir automatiškai sustabdykite mašiną nenormaliomis aplinkybėmis.

Svarba:Valdymo sistema užtikrina stabilų įrangos veikimą, gerinant proceso nuoseklumą ir patikimumą.

Valymo ir priežiūros sistemos sudėtis: dujų valymas (pvz., NF₃, CF₄), vamzdyno valymas, išmetimo dujų apdorojimo įtaisas ir kt.

Funkcija:

Kambario valymas:Norėdami išvengti užteršimo, reguliariai pašalinkite nuosėdas reakcijos kameroje.

Išmetimo dujų apdorojimas:Gydykite kenksmingas dujas, susidarančias reakcijos metu, kad būtų užtikrinta aplinkos apsauga ir sauga.

Svarbu: valymo ir priežiūros sistemos prailgina įrangos tarnavimo laiką ir užtikrina filmo nusėdimo stabilumą ir nuoseklumą.

IV.TINETINĖ PLINIŲ PLINIŲ NUSTATYMO ĮRANGOS RINKA

Remiantis pusiau matavimo duomenimis, litografijos mašinos, ėsdinimo mašinos ir plonos plėvelės nusodinimo įranga sudaro atitinkamai maždaug 24%, 20%ir 20%puslaidininkių įrangos rinkos.

Plonos plėvelės nusodinimo įranga yra viena iš trijų pagrindinių puslaidininkių gamybos linijos įrangos, o jos rinkos dydis ir toliau augs tobulinant procesą.

Tikimasi, kad 2026 m. Pasaulinės plonos plėvelės nusodinimo įrangos rinkos dydis buvo maždaug 20 milijardų JAV dolerių. Tikimasi, kad rinka išaugs iki 30 milijardų JAV dolerių iki 2026 m., O sudėtinis metinis augimo tempas (CAGR) bus apie 8-10%.

Augimo vairuotojai:

Pažangios proceso reikalavimai: Kai puslaidininkių procesai vystosi iki 3Nm, 2Nm ir žemiau mazgų, plonų plėvelių nusėdimo procesų skaičius ir sudėtingumas žymiai padidėjo. Pavyzdžiui, plonos plėvelės nusodinimo procesas yra 2,5 karto didesnis nei 90 nm proceso.

Atminties mikroschemų atnaujinimas: nuo 2D NAND iki 3D NAND, plonų plėvelių nusėdimo sluoksnių skaičius žymiai padidėjo. 3D NAND sukrautų sluoksnių skaičius išaugo nuo 32 iki daugiau nei 200, o plonos plėvelės nusodinimo įrangos paklausa padidėjo.

3. Atsirandančios programos: didelio našumo lustų paklausa kylančiose technologijose, tokiose kaip 5G, dirbtinis intelektas, daiktų internetas ir autonominis vairavimas, ir toliau auga, todėl plečiant plonos plėvelės nusodinimo įrangos rinką.

4. Rinkos segmento dalis: CVD įranga: sudaro apie 60% plonos plėvelės nusodinimo įrangos rinkos, kuri yra didžiausias segmentas. PVD įranga: sudaro apie 25% plonos plėvelės nusodinimo įrangos rinkos. ALD įranga: sudaro apie 15% plonos plėvelės nusodinimo įrangos rinkos, tačiau ji auga greičiausia, o per ateinančius penkerius metus CAGR yra daugiau nei 15%.