ስለ ቀጭን ፊልም ዲፖዚሽን ቴክኒኮች አጠቃላይ አጠቃላይ እይታ፡ MOCVD፣ Magnetron Sputtering እና PECVD

በሴሚኮንዳክተር ማኑፋክቸሪንግ ውስጥ፣ ፎቶሊቶግራፊ እና ኢቺንግ በብዛት የሚጠቀሱ ሂደቶች ሲሆኑ፣ ኤፒታክሲያል ወይም ቀጭን ፊልም ዲፖዚሽን ቴክኒኮች እኩል ወሳኝ ናቸው። ይህ ጽሑፍ በቺፕ ማምረቻ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ በርካታ የተለመዱ ቀጭን ፊልም ዲፖዚሽን ዘዴዎችን ያስተዋውቃል፣ ከእነዚህም ውስጥሞክቪዲ, ማግኔትሮን ስፕተቲንግእናPECVD.

ቀጭን የፊልም ሂደቶች በቺፕ ማምረቻ ውስጥ ለምን አስፈላጊ ናቸው?

ለምሳሌ፣ ተራ የተጋገረ ጠፍጣፋ ዳቦ አስቡት። በራሱ፣ ለስላሳ ጣዕም ሊኖረው ይችላል። ሆኖም፣ እንደ ጣፋጭ የባቄላ ፓስታ ወይም ጣፋጭ ብቅል ሽሮፕ ያሉ የተለያዩ ስጎዎችን በመጠቀም ጣዕሙን ሙሉ በሙሉ መለወጥ ይችላሉ። እነዚህ ጣዕም የሚያሻሽሉ ሽፋኖች ከ ጋር ተመሳሳይ ናቸው።ቀጭን ፊልሞችበሴሚኮንዳክተር ሂደቶች ውስጥ፣ ጠፍጣፋ ዳቦው ራሱ የሚወክል ሲሆንንጣፍ.

በቺፕ ማምረቻ ውስጥ፣ ቀጭን ፊልሞች በርካታ ተግባራዊ ሚናዎችን ያገለግላሉ - መከላከያ፣ ኮንዳክቲቭሽን፣ ፓሲቪዜሽን፣ የብርሃን መምጠጥ፣ ወዘተ - እና እያንዳንዱ ተግባር የተወሰነ የማስቀመጫ ዘዴ ይፈልጋል።

1. የብረታ ብረት-ኦርጋኒክ ኬሚካል ትነት ዲፖዚሽን (MOCVD)

MOCVD ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ሴሚኮንዳክተር ቀጭን ፊልሞችን እና ናኖስትራክቸሮችን ለማስቀመጥ የሚያገለግል እጅግ የላቀ እና ትክክለኛ ዘዴ ነው። እንደ ኤልኢዲዎች፣ ሌዘሮች እና የኃይል ኤሌክትሮኒክስ ያሉ መሳሪያዎችን በመሥራት ረገድ ወሳኝ ሚና ይጫወታል።

የMOVCD ስርዓት ቁልፍ ክፍሎች፡

• የጋዝ አቅርቦት ስርዓት
  ወደ ምላሽ ክፍሉ ውስጥ ለሚገቡት ምላሽ ሰጪዎች ትክክለኛ መግቢያ ኃላፊነት አለበት። ይህ የሚከተሉትን የፍሰት ቁጥጥር ያካትታል፡

• ተሸካሚ ጋዞች

• የብረት-ኦርጋኒክ ቅድመ-ቅጦች

• የሃይድሮድ ጋዞች
  ስርዓቱ በእድገት እና በማጽዳት ሁነታዎች መካከል ለመቀያየር ባለብዙ መንገድ ቫልቮች አለው።

• የምላሽ ክፍል
  የቁሳቁስ እድገት የሚከሰትበት የስርዓቱ ልብ። ክፍሎች የሚከተሉትን ያካትታሉ፡

  • ግራፋይት ተንጠልጣይ (የመሬት መያዣ)

  • የማሞቂያ እና የሙቀት ዳሳሾች

  • በቦታው ውስጥ ክትትል ለማድረግ የኦፕቲካል ወደቦች

  • ለአውቶሜትድ ዋፈር ጭነት/ማራገፍ የሮቦቲክ ክንዶች

• የእድገት ቁጥጥር ስርዓት
  ፕሮግራም ሊደረጉ የሚችሉ የሎጂክ መቆጣጠሪያዎችን እና የአስተናጋጅ ኮምፒውተርን ያካትታል። እነዚህም በማከማቻ ሂደቱ ውስጥ ትክክለኛ ክትትል እና ተደጋጋሚነት ያረጋግጣሉ።

• በቦታው ውስጥ ክትትል
  እንደ ፒሮሜትሮች እና አንጸባራቂ መለኪያዎች ያሉ መሳሪያዎች፡

  • የፊልም ውፍረት

  • የወለል ሙቀት

  • የንዑስ ክፍል ኩርባ
    እነዚህ በእውነተኛ ጊዜ ግብረመልስ እና ማስተካከያ ያስችላሉ።

• የጭስ ማውጫ ሕክምና ስርዓት
  ደህንነትን እና የአካባቢን ተገዢነት ለማረጋገጥ በሙቀት መበስበስ ወይም በኬሚካል ካታሊሲስ መርዛማ የሆኑ ተረፈ ምርቶችን ያክማል።

የተዘጋ-ጥንድ የሻወር ጭንቅላት (CCS) ውቅር፡

በአቀባዊ የMOCVD ሬአክተሮች ውስጥ፣ የCCS ዲዛይን ጋዞች በሻወር ጭንቅላት መዋቅር ውስጥ በተለዋዋጭ ኖዝሎች በኩል በእኩል እንዲወጉ ያስችላቸዋል። ይህ ያለጊዜው የሚከሰቱ ምላሾችን ይቀንሳል እና ወጥ የሆነ ድብልቅነትን ያሻሽላል።

• የየሚሽከረከር የግራፋይት ተከላካይበተጨማሪም የጋዞችን የድንበር ንብርብር ለማዋሃድ ይረዳል፣ ይህም በዋፈር ላይ ያለውን የፊልም ወጥነት ያሻሽላል።

2. ማግኔትሮን ስፑተርቲንግ

ማግኔትሮን ስፓተርቲንግ በተለይም በኤሌክትሮኒክስ፣ በኦፕቲክስ እና በሴራሚክስ ውስጥ ቀጭን ፊልሞችን እና ሽፋኖችን ለማስቀመጥ በስፋት የሚያገለግል የፊዚካል ትነት ማስቀመጫ (PVD) ዘዴ ነው።

የሥራ መርህ፡

1. ዒላማ ቁሳቁስ
   የሚቀመጠው የምንጭ ቁሳቁስ - ብረት፣ ኦክሳይድ፣ ናይትሬድ፣ ወዘተ - በካቶድ ላይ ተስተካክሏል።

2. የቫክዩም ቻምበር
   ሂደቱ የሚከናወነው ብክለትን ለማስወገድ በከፍተኛ የቫክዩም ቫክዩም ስር ነው።

3. የፕላዝማ ማመንጨት
   የማይንቀሳቀስ ጋዝ፣ በተለምዶ አርጎን፣ ፕላዝማ ለመፍጠር አዮናዊ ሆኖ ይቀየራል።

4. መግነጢሳዊ መስክ አፕሊኬሽን
   የአዮኒዜሽን ውጤታማነትን ለማሻሻል መግነጢሳዊ መስክ ኤሌክትሮኖችን ከዒላማው አጠገብ ይገድባል።

5. የስፑተር ሂደት
   አዮኖች ኢላማውን በቦምብ ይደበድባሉ፣ በክፍሉ ውስጥ የሚጓዙትን አቶሞች ያፈናቅላሉ እና በንጣፉ ላይ ይቀመጣሉ።

የማግኔትሮን ስፑተርንግ ጥቅሞች፡

• ዩኒፎርም የፊልም አቀማመጥበትላልቅ አካባቢዎች።

• ውስብስብ ውህዶችን የማስቀመጥ ችሎታ, ቅይጥ እና ሴራሚክስን ጨምሮ።

• ሊስተካከሉ የሚችሉ የሂደት መለኪያዎችውፍረትን፣ ቅንብርን እና ማይክሮ መዋቅርን በትክክል ለመቆጣጠር።

• ከፍተኛ የፊልም ጥራትበጠንካራ ማጣበቂያ እና በሜካኒካል ጥንካሬ።

• ሰፊ የቁሳቁስ ተኳሃኝነትከብረታ ብረት እስከ ኦክሳይድ እና ናይትሬድ።

• ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው አሠራርለሙቀት ስሜታዊ ለሆኑ ንጣፎች ተስማሚ።

3. በፕላዝማ የተሻሻለ የኬሚካል ትነት ዲፖዚሽን (PECVD)

PECVD እንደ ሲሊኮን ናይትራይድ (SiNx)፣ ሲሊኮን ዳይኦክሳይድ (SiO₂) እና አሞርፎስ ሲሊከን ያሉ ቀጭን ፊልሞችን ለማስቀመጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል።

መርህ፡

በPECVD ስርዓት ውስጥ፣ ፕሪኮርሰር ጋዞች ወደ ቫክዩም ክፍል ውስጥ ይገባሉ፤የፍሎረሰንት ፈሳሽ ፕላዝማየሚፈጠረው የሚከተሉትን በመጠቀም ነው፦

• የአርኤፍ ማነቃቂያ

• የዲሲ ከፍተኛ ቮልቴጅ

• ማይክሮዌቭ ወይም የተነከሩ ምንጮች

ፕላዝማው የጋዝ-ደረጃ ግብረመልሶችን ያነቃቃል፣ በንጥረ ነገሩ ላይ የሚቀመጡ እና ቀጭን ፊልም የሚፈጥሩ ምላሽ ሰጪ ዝርያዎችን ይፈጥራል።

የማስቀመጥ ደረጃዎች፡

1. የፕላዝማ ምስረታ
   በኤሌክትሮማግኔቲክ መስኮች በመደሰት፣ ፕሪኮርሰር ጋዞች አዮኒዝ በማድረግ ምላሽ ሰጪ ራዲካልስ እና አዮኖችን ይፈጥራሉ።

2. ምላሽ እና ትራንስፖርት
   እነዚህ ዝርያዎች ወደ ንጣፉ ሲንቀሳቀሱ ሁለተኛ ደረጃ ምላሾችን ያጋጥማቸዋል።

3. የገጽታ ምላሽ
   ወደ ንጣፉ ሲደርሱ፣ ይመገባሉ፣ ምላሽ ይሰጣሉ እና ጠንካራ ፊልም ይፈጥራሉ። አንዳንድ ተረፈ ምርቶች እንደ ጋዞች ይለቀቃሉ።

የPECVD ጥቅሞች፡

• እጅግ በጣም ጥሩ ወጥነትበፊልም ቅንብር እና ውፍረት።

• ጠንካራ ማጣበቂያበአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን እንኳን።

• ከፍተኛ የማስቀመጫ መጠኖችይህም ለኢንዱስትሪ ደረጃ ምርት ተስማሚ ያደርገዋል።

4. ቀጭን ፊልም የባህሪይ ቴክኒኮች

የጥራት ቁጥጥርን ለማረጋገጥ ቀጭን ፊልሞችን ባህሪያት መረዳት አስፈላጊ ነው። የተለመዱ ቴክኒኮች የሚከተሉትን ያካትታሉ፡

(1) የኤክስሬይ ዲፍራክሽን (XRD)

• ዓላማየክሪስታል አወቃቀሮችን፣ የላቲስ ቋሚዎችን እና አቅጣጫዎችን ይተንትኑ።

• መርህ፦ በብራግ ህግ መሰረት፣ የኤክስሬይ ጨረር በክሪስታል ቁሳቁስ እንዴት እንደሚለያይ ይለካል።

• አፕሊኬሽኖችክሪስታሎግራፊ፣ የደረጃ ትንተና፣ የውጥረት መለኪያ እና ቀጭን የፊልም ግምገማ።

(2) የስካኒንግ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ (SEM)

• ዓላማየገጽታ ሞርፎሎጂ እና ማይክሮ መዋቅርን ይመልከቱ።

• መርህየናሙናውን ወለል ለመቃኘት የኤሌክትሮን ጨረር ይጠቀማል። የተገኙ ምልክቶች (ለምሳሌ፣ ሁለተኛ ደረጃ እና የኋላ የተበተኑ ኤሌክትሮኖች) የገጽታ ዝርዝሮችን ያሳያሉ።

• አፕሊኬሽኖች፦ የቁሳቁስ ሳይንስ፣ ናኖቴክኖሎጂ፣ ባዮሎጂ እና የውድቀት ትንተና።

(3) የአቶሚክ ኃይል ማይክሮስኮፒ (AFM)

• ዓላማየምስል ገጽታዎች በአቶሚክ ወይም ናኖሜትር ጥራት።

• መርህ: ስለታም መመርመሪያ የማያቋርጥ የመስተጋብራዊ ኃይልን እየጠበቀ መሬቱን ይቃኛል፤ ቀጥ ያሉ መፈናቀሎች የ3-ል መልከዓ ምድርን ይፈጥራሉ።

• አፕሊኬሽኖች፦ የናኖስትራክቸር ምርምር፣ የወለል ሻካራነት መለኪያ፣ የባዮሞለኪውላር ጥናቶች።