Ketahui mengenai teknologi penyediaan filem nipis dalam satu artikel

BelajarApertarunganTHinFilmPPembaikanTechnology inOneArticle

Pertumbuhan epitaxial filem nipis adalah kaedah penyediaan bahan utama yang digunakan secara meluas dalam peranti semikonduktor, optoelektronik, dan nanoteknologi.

Proses ini melibatkan pemendapan atom atau molekul lapisan material oleh lapisan pada permukaan substrat untuk membentuk filem dengan sifat dan struktur tertentu, jadi proses pertumbuhannya secara langsung mempengaruhi struktur filem dan sifat terakhirnya.

Berbanding dengan bahan pukal, filem nipis mempunyai ciri -ciri penyediaan mudah, pengubahsuaian mudah, dan kos rendah. Pada masa yang sama, peranti berasaskan nipis - - lebih kecil dalam jisim dan saiz, dan lebih mudah untuk diintegrasikan dengan CMOS berasaskan Si - dan mikro- teknologi mekanikal (MEMS) Si -.

Pada masa ini, teknologi untuk menyediakan filem -filem nipis terutamanya termasuk pemendapan sputtering, penyejatan vakum, epitaxy rasuk molekul (MBE), pemendapan mandi kimia (CBD) dan kaedah lain.

0020-33806 DPS Ruang atas + Poli

Kaedah penyejatan vakum

Penyejatan vakum adalah kaedah pemanasan bahan mentah (juga dikenali sebagai sasaran) dalam bekas penyejat di dalam ruang vakum, memancarkan atom atau molekul mereka untuk membentuk aliran wap, mengangkutnya ke permukaan substrat pepejal dengan suhu yang lebih rendah, dan kemudian semula Peralatan salutan penyejatan vakum terutamanya termasuk ruang vakum, sumber penyejatan atau pemanas penyejatan, substrat, pemanas substrat dan termometer. Biasanya, titik lebur bahan yang disimpan oleh penyejatan haba perlu di bawah 1500 darjah, dan kadar penyejatan diselaraskan oleh jumlah pemanasan semasa semasa proses pemendapan. Untuk memastikan keseragaman komposisi dan ketebalan filem yang disejat dan kebolehulangan proses penyejatan, juga perlu untuk melengkapkan jadual rotary substrat dan sistem pemantauan ketebalan filem separa kuarza. Salutan penyejatan vakum terdiri daripada tiga proses utama, seperti yang ditunjukkan dalam gambar:

Mengambil penyejatan rasuk elektron sebagai contoh, pertama, sasaran fasa - pepejal diubah menjadi fasa wap pada suhu tinggi.

Kemudian, atom atau molekul yang menguap diangkut di antara sumber penyejatan dan substrat, dan bilangan perlanggaran antara zarah fasa gas - dan molekul gas sisa di ruang vakum semasa Pemendapan wap - zarah fasa pada permukaan substrat, yang melibatkan langkah -langkah utama seperti pemeluwapan bahan fasa -, pembentukan pusat nukleasi, pertumbuhan nukleasi, dan akhirnya pembentukan filem berterusan.

Oleh kerana suhu substrat jauh lebih rendah daripada suhu sasaran, zarah fasa pepejal gas - akan menjalani peralihan fasa gas - pada permukaan substrat. Adalah penting untuk menekankan bahawa semua langkah proses di atas mesti diselesaikan dalam persekitaran vakum yang tinggi. Sekiranya vakum tidak mencukupi, zarah -zarah yang disejat akan berlanggar dengan molekul gas sisa, yang bukan sahaja akan membawa kepada pencemaran lapisan filem oleh kekotoran untuk membentuk oksida, tetapi juga mungkin sukar untuk membentuk struktur filem yang seragam dan padat akibat kesan molekul gas. Penyejatan vakum telah digunakan untuk mengeluarkan filem nipis selama beberapa dekad dan sangat serba boleh.

Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, untuk menghalang atau mengelakkan tindak balas kimia antara bahan mentah dan bekas filem pada suhu tinggi, banyak penambahbaikan telah dibuat untuk kaedah crucibles dan pemanasan, seperti: menggunakan titik lebur yang tinggi - crucibles seramik boron tahan nitrida; Menggunakan rasuk elektron atau laser sebagai sumber pemanasan, kawasan kecil permukaan bahan mentah dipanaskan supaya kawasan mencapai suhu tinggi dengan serta -merta.

Sebagai tindak balas kepada peningkatan keperluan untuk prestasi filem berfungsi, multi - sumber Co - penyejatan dan kaedah penyejatan berurutan digunakan untuk membuat filem komposit dengan komposisi kompleks atau filem komposit berbilang -.

Di samping itu, penyelidik telah membangunkan kaedah penyejatan tindak balas untuk filem -filem kompaun yang terdedah kepada pengasingan komponen semasa penyejatan.

Kaedah penyejatan vakum mempunyai kelebihan kos rendah, peralatan mudah dan operasi mudah, dan mekanisme pertumbuhan filem yang didepositkan oleh kaedah ini adalah mudah, kesucian filem adalah tinggi, ketebalan filem adalah tepat dan dikawal, dan grafik yang jelas dapat diperoleh dengan menggunakan plat topeng. Kelemahan utama kaedah ini adalah bahawa tenaga kinetik gas - atom fasa yang dihasilkan oleh penyejatan terma adalah lebih rendah daripada pemendapan sputter, dan ikatan antara substrat dan substrat selepas pemadaman semula - adalah lemah, yang dapat ditingkatkan dengan pemanasan substrat.

Kaedah pemendapan sputter

Teknologi pemendapan sputter adalah cawangan penting teknologi pemendapan wap fizikal (PVD). Ia berfungsi dengan menggunakan tenaga frekuensi radio atau rasuk laser untuk mengaktifkan gas yang jarang berlaku (AR, O2, N2, dan lain -lain) dalam ruang vakum untuk membentuk plasma tenaga - yang tinggi. Ion -ion di plasmas ini mempercepatkan pengeboman permukaan sasaran di bawah tindakan medan elektrik, dan atom sasaran memperoleh tenaga yang mencukupi untuk melepaskan diri dari perhambaan kisi melalui pemindahan tenaga kinetik, dan kemudian berhijrah dalam bentuk gas dan deposit di permukaan substrat untuk membentuk filem nipis.

Teknologi pemendapan sputter yang kini digunakan terutamanya termasuk sputtering diod, tripole sputtering, sputtering reaktif dan magnetron sputtering, di antaranya magnetron sputtering adalah teknologi pemendapan sputtering filem yang paling banyak digunakan dan paling banyak industri, dan peralatan dan prinsipnya ditunjukkan dalam angka itu.

Teknologi ini membina medan magnet tertutup dalam ruang vakum, dan arahnya selari dengan permukaan sasaran dapat mengurung plasma dan elektron sekunder ke kawasan berhampiran sasaran, meningkatkan kecekapan pengionan argon. Kesan pengasingan magnet ini secara serentak dapat meningkatkan bilangan zarah yang dikenakan - yang tinggi dan tenaga kinetik mereka dalam plasma, dengan itu meningkatkan kesan pengeboman yang tinggi - zarah tenaga pada permukaan sasaran sputtering dan mencapai peningkatan yang signifikan dalam kadar penipisan yang nipis.

Oleh kerana kadar pembentukan filem yang tinggi, atom tidak mempunyai masa yang cukup untuk berhijrah ke kedudukan tenaga terendah dalam kisi kristal, jadi filem semikonduktor yang disediakan menggunakan magnetron sputtering umumnya mempunyai ketumpatan kecacatan yang tinggi.

Walau bagaimanapun, teknik ini boleh digunakan untuk mendepositkan kawasan besar filem nipis dan dapat mencapai kawalan ketebalan filem yang tepat melalui pengayun kristal kuarza.

Kaedah pemendapan mandi kimia

Filem terawal dari sebatian garam utama yang disimpan menggunakan kaedah CBD adalah PBS, sejak era Perang Dunia II. Pada tahun enam puluhan abad yang lalu, teknologi ini telah digunakan secara meluas untuk mendepositkan filem PBSE. Gambarajah skematik peranti dan prinsip reaktor CBD biasa ditunjukkan dalam gambar:

Di bawah syarat-syarat tertentu, prekursor menjalani tindak balas hidrolisis untuk menghasilkan Pb 2+ dan SE2- dalam larutan, dan apabila kepekatan kedua-dua ion ini meningkat melebihi pemalar produk kepekatan penyelesaian, pemendakan PBSE akan dihasilkan dari penyelesaian untuk membentuk filem PBSE.

Sumber pb 2+ biasanya Pb (No3) 2 dan Pb (CH3COO) 2, dan sumber-sumber Se2-ion adalah (NH2) 2cse dan Na2Seso3.

0040-02544 Badan atas, DPS Metal

Teknologi teras teknologi CBD untuk mendepositkan filem nipis adalah untuk mengawal tindak balas hidrolisis prekursor, dan mengawal kadar pemendapan dan pembentukan filem kualiti filem PBSE dengan mengawal kepekatan prekursor, pH, suhu tindak balas, masa tindak balas dan parameter proses lain.

Proses CBD adalah kaedah arus perdana untuk menyediakan filem PBSE kerana peranti mudahnya, pembentukan filem cepat, kos proses yang rendah, dan kawalan mudah reaksi.

Di samping itu, ia biasanya bertindak balas pada suhu di bawah 100 darjah dan sangat serasi dengan bahan substrat.