የቀጭን ፊልም አቀማመጥ ቴክኒኮች አጠቃላይ እይታ፡ MOCVD፣ Magnetron Sputtering እና PECVD

በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ, የፎቶሊቶግራፊ እና ኢቲኬሽን በጣም በተደጋጋሚ የሚጠቀሱ ሂደቶች ሲሆኑ, ኤፒታክሲያል ወይም ቀጭን ፊልም የማስቀመጫ ዘዴዎች እኩል ወሳኝ ናቸው. ይህ መጣጥፍ በቺፕ ማምረቻ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉትን በርካታ የተለመዱ ቀጭን ፊልም የማስቀመጫ ዘዴዎችን ያስተዋውቃልMOCVD, ማግኔትሮን መትረፍ, እናፒኢሲቪዲ.

በቺፕ ማምረቻ ውስጥ ቀጭን የፊልም ሂደቶች ለምን አስፈላጊ ናቸው?

በምሳሌ ለማስረዳት፣ አንድ ተራ የተጋገረ ጠፍጣፋ ዳቦ በዓይነ ሕሊናህ ይታይህ። በራሱ, ጣፋጭ ጣዕም ሊኖረው ይችላል. ነገር ግን፣ እንደ ጣፋጭ የባቄላ ጥፍጥፍ ወይም ጣፋጭ ብቅል ሽሮፕ የመሳሰሉ የተለያዩ ድስቶችን በማጽዳት ጣዕሙን ሙሉ በሙሉ መቀየር ይችላሉ። እነዚህ ጣዕም የሚያሻሽሉ ሽፋኖች ተመሳሳይ ናቸውቀጭን ፊልሞችበሴሚኮንዳክተር ሂደቶች ውስጥ, ጠፍጣፋው ዳቦ ራሱ ግን ይወክላልsubstrate.

በቺፕ ማምረቻ ውስጥ ስስ ፊልሞች ብዙ ተግባራዊ ሚናዎችን ያገለግላሉ-የመከላከያ, የመተጣጠፍ ችሎታ, ማለፊያ, ብርሃን መምጠጥ, ወዘተ - እና እያንዳንዱ ተግባር የተለየ የማስቀመጫ ዘዴን ይፈልጋል.

1. ብረት-ኦርጋኒክ ኬሚካዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ (MOCVD)

MOCVD ከፍተኛ ጥራት ያለው ሴሚኮንዳክተር ቀጭን ፊልሞችን እና ናኖስትራክቸሮችን ለማስቀመጥ የሚያገለግል በጣም የላቀ እና ትክክለኛ ዘዴ ነው። እንደ ኤልኢዲ፣ ሌዘር እና ሃይል ኤሌክትሮኒክስ ያሉ መሳሪያዎችን በማምረት ረገድ ወሳኝ ሚና ይጫወታል።

የMOCVD ስርዓት ቁልፍ አካላት፡-

• የጋዝ አቅርቦት ስርዓት
  ምላሽ ሰጪዎችን ወደ ምላሽ ክፍል ውስጥ በትክክል የማስተዋወቅ ሃላፊነት አለበት። ይህ የሚከተሉትን የፍሰት ቁጥጥርን ያካትታል:

• ተሸካሚ ጋዞች

• ሜታል-ኦርጋኒክ ቀዳሚዎች

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

• ምላሽ ክፍል
  ትክክለኛው የቁሳቁስ እድገት የሚከሰትበት የስርአት ልብ. አካላት የሚከተሉትን ያካትታሉ:

  • ግራፋይት ተንጠልጣይ (የመሬት መያዣ)

  • የሙቀት እና የሙቀት ዳሳሾች

  • የእይታ ወደቦች ለቦታ ቁጥጥር

  • የሮቦቲክ ክንዶች ለራስ-ሰር የዋፈር ጭነት / ማራገፊያ

• የእድገት ቁጥጥር ስርዓት
  በፕሮግራም ሊሠሩ የሚችሉ አመክንዮ መቆጣጠሪያዎችን እና አስተናጋጅ ኮምፒዩተርን ያካትታል። እነዚህ በተቀማጭ ሂደት ውስጥ ትክክለኛ ክትትል እና ተደጋጋሚነትን ያረጋግጣሉ።

• በቦታው ላይ ክትትል
  እንደ ፒሮሜትሮች እና አንጸባራቂ ሜትሮች ያሉ መሳሪያዎች ይለካሉ፡-

  • የፊልም ውፍረት

  • የገጽታ ሙቀት

  • የከርሰ ምድር ኩርባ
    እነዚህ የእውነተኛ ጊዜ ግብረመልስ እና ማስተካከያን ያነቃሉ።

• የጭስ ማውጫ ሕክምና ሥርዓት
  ደህንነትን እና የአካባቢን ተገዢነት ለማረጋገጥ የሙቀት መበስበስን ወይም ኬሚካላዊ ካታሊሲስን በመጠቀም መርዛማ ተረፈ ምርቶችን ያክማል።

የተዘጋ-የተጣመረ የሻወር ራስ (ሲሲኤስ) ውቅረት፡-

በአቀባዊ የMOCVD ሪአክተሮች፣ የCCS ዲዛይኑ ጋዞችን በገላ መታጠቢያ ገንዳዎች ውስጥ በተለዋጭ አፍንጫዎች አንድ ወጥ በሆነ መንገድ እንዲወጉ ያስችላቸዋል። ይህ ያለጊዜው የሚመጡ ምላሾችን ይቀንሳል እና ወጥ የሆነ ድብልቅን ያሻሽላል።

• የየሚሽከረከር ግራፋይት ሱስሴፕተርበተጨማሪም የጋዞችን የድንበር ሽፋን ተመሳሳይነት እንዲኖረው ይረዳል, ይህም በቫፈር ላይ ያለውን የፊልም ተመሳሳይነት ያሻሽላል.

2. ማግኔትሮን ስፑተርቲንግ

የማግኔትሮን መትፋት ቀጭን ፊልሞችን እና ሽፋኖችን በተለይም በኤሌክትሮኒክስ ፣ ኦፕቲክስ እና ሴራሚክስ ውስጥ ለማስቀመጥ በሰፊው ጥቅም ላይ የሚውል የአካላዊ ትነት ማስቀመጫ (PVD) ዘዴ ነው።

የስራ መርህ፡-

1. የዒላማ ቁሳቁስ
   የሚቀመጠው ምንጭ - ብረት, ኦክሳይድ, ናይትሬድ, ወዘተ - በካቶድ ላይ ተስተካክሏል.

2. የቫኩም ክፍል
   ሂደቱ የሚከናወነው ብክለትን ለማስወገድ በከፍተኛ ክፍተት ውስጥ ነው.

3. የፕላዝማ ትውልድ
   የማይነቃነቅ ጋዝ፣ በተለይም አርጎን ፣ ፕላዝማ እንዲፈጠር ionized ይደረጋል።

4. መግነጢሳዊ መስክ መተግበሪያ
   የ ionization ቅልጥፍናን ለማሻሻል መግነጢሳዊ መስክ ኤሌክትሮኖችን ከዒላማው አጠገብ ይገድባል።

5. የመተጣጠፍ ሂደት
   አየኖች ዒላማውን ይደበድባሉ፣ በጓዳው ውስጥ የሚጓዙትን አተሞች ያፈናቅላሉ እና ወደ መሬቱ ውስጥ ይቀመጣሉ።

የማግኔትሮን ስፑተርንግ ጥቅሞች:

• ዩኒፎርም ፊልም ማስቀመጫበትላልቅ አካባቢዎች.

• ውስብስብ ውህዶችን የማስቀመጥ ችሎታ, alloys እና ceramics ጨምሮ.

• ሊስተካከል የሚችል የሂደት መለኪያዎችውፍረትን, ስብጥርን እና ጥቃቅን መዋቅሮችን በትክክል ለመቆጣጠር.

• ከፍተኛ የፊልም ጥራትበጠንካራ ማጣበቂያ እና በሜካኒካዊ ጥንካሬ.

• ሰፊ የቁሳቁስ ተኳኋኝነት, ከብረት እስከ ኦክሳይድ እና ናይትሬድ.

• ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው አሠራር, ለሙቀት-ስሜታዊ ንጣፎች ተስማሚ.

3. በፕላዝማ የተሻሻለ የኬሚካል ትነት ክምችት (PECVD)

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

መርህ፡-

በPECVD ሲስተም ውስጥ ቀዳሚ ጋዞች ወደ ቫኩም ክፍል ውስጥ ይገባሉ ሀየሚያብረቀርቅ ፈሳሽ ፕላዝማየሚመነጨው በ:

• የ RF ተነሳሽነት

• የዲሲ ከፍተኛ ቮልቴጅ

• የማይክሮዌቭ ወይም የተዘጉ ምንጮች

ፕላዝማው የጋዝ-ደረጃ ምላሾችን ያንቀሳቅሰዋል, በንጥረ ነገሮች ላይ የሚቀመጡትን ምላሽ ሰጪ ዝርያዎች በማመንጨት ቀጭን ፊልም ይፈጥራል.

የማስቀመጫ ደረጃዎች፡-

1. የፕላዝማ ምስረታ
   በኤሌክትሮማግኔቲክ መስኮች በጣም የተደሰቱ፣ ቀዳሚ ጋዞች ionize በማድረግ ምላሽ ሰጪ radicals እና ions ይፈጥራሉ።

2. ምላሽ እና መጓጓዣ
   እነዚህ ዝርያዎች ወደ ታችኛው ክፍል ሲሄዱ ሁለተኛ ደረጃ ምላሽ ይሰጣሉ.

3. የገጽታ ምላሽ
   ንኡስ ስቴቱ ላይ ሲደርሱ ይጣበቃሉ፣ ምላሽ ይሰጣሉ እና ጠንካራ ፊልም ይፈጥራሉ። አንዳንድ ተረፈ ምርቶች እንደ ጋዝ ይለቀቃሉ።

የPECVD ጥቅሞች፡-

• እጅግ በጣም ጥሩ ወጥነትበፊልም ቅንብር እና ውፍረት.

• ጠንካራ ማጣበቂያበአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ በሆነ የሙቀት መጠን እንኳን.

• ከፍተኛ የተቀማጭ ተመኖች, ለኢንዱስትሪ ደረጃ ምርት ተስማሚ ያደርገዋል.

4. ቀጭን ፊልም ባህሪ ዘዴዎች

ቀጭን ፊልሞችን ባህሪያት መረዳት ለጥራት ቁጥጥር አስፈላጊ ነው. የተለመዱ ቴክኒኮች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

(1) የኤክስሬይ ዲፍራክሽን (XRD)

• ዓላማየክሪስታል አወቃቀሮችን፣ የላቲስ ቋሚዎችን እና አቅጣጫዎችን ይተንትኑ።

• መርህበብራግ ህግ ላይ በመመስረት፣ ኤክስሬይ በክሪስታል ቁስ ውስጥ እንዴት እንደሚለያይ ይለካል።

• መተግበሪያዎችክሪስታሎግራፊ ፣ ደረጃ ትንተና ፣ የጭንቀት መለኪያ እና ቀጭን ፊልም ግምገማ።

(2) የኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (ሴም) መቃኘት

• ዓላማየገጽታ ሞርፎሎጂ እና ማይክሮስትራክቸር ይመልከቱ።

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

• መተግበሪያዎችየቁሳቁስ ሳይንስ፣ ናኖቴክ፣ ባዮሎጂ እና ውድቀት ትንተና።

(3) የአቶሚክ ኃይል ማይክሮስኮፕ (ኤኤፍኤም)

• ዓላማየምስል ንጣፎች በአቶሚክ ወይም በናኖሜትር ጥራት።

• መርህየማያቋርጥ የመስተጋብር ኃይልን በሚጠብቅበት ጊዜ ስለታም መጠይቅን ይቃኛል; አቀባዊ መፈናቀል የ3-ል መልክዓ ምድራዊ አቀማመጥ ይፈጥራል።

• መተግበሪያዎችየናኖስትራክቸር ምርምር፣ የገጽታ ሸካራነት መለኪያ፣ ባዮሞሊኩላር ጥናቶች።