Inçe film goýmagyň usullary barada giňişleýin syn: MOCVD, Magnetron Sputtering we PECVD

Ondarymgeçiriji önümçiliginde, fotolitografiýa we efirlemek iň ýygy agzalýan prosesler bolsa, epitaksial ýa-da inçe film goýmak usullary hem möhümdir. Bu makalada, çip ýasamakda ulanylýan birnäçe adaty inçe film çökdürmek usullary bilen tanyşdyrylýarMOKVD, magnetron tüýkürmek, wePECVD.

Çip öndürmekde inçe film amallary näme üçin möhüm?

Mysal üçin, ýönekeý bişirilen çörek çöregini göz öňüne getiriň. Öz-özünden sypaýy dadyp biler. Şeýle-de bolsa, ýakymly noýba pastasy ýa-da süýji malt siropy ýaly dürli souslar bilen ýüzüni ýuwup, onuň tagamyny düýbünden üýtgedip bilersiňiz. Bu tagamy ýokarlandyrýan örtükler meňzeýärinçe filmlerýarymgeçiriji proseslerde, tekiz çöregiň özisubstrat.

Çip ýasamakda inçe filmler köp sanly funksional rol oýnaýar - izolýasiýa, geçirijilik, passiwasiýa, ýagtylygyň siňdirilmegi we ş.m. we her bir funksiýa belli bir depozit usulyny talap edýär.

1. Metal-organiki himiki buglaryň çökdürilmegi (MOCVD)

MOCVD ýokary hilli ýarymgeçirijiniň inçe filmlerini we nanostrukturalaryny ýerleşdirmek üçin ulanylýan ýokary derejede ösen we takyk usuldyr. LED, lazer we güýç elektronikasy ýaly enjamlaryň ýasalmagynda möhüm rol oýnaýar.

MOCVD ulgamynyň esasy komponentleri:

• Gaz iberiş ulgamy
  Reaktiwleriň reaksiýa kamerasyna takyk girizilmegi üçin jogapkärdir. Bu akymyň gözegçiligini öz içine alýar:

• Daşaýjy gazlar

• Metal-organiki prekursorlar

• Gidrid gazlary
  Ulgamda ösüş we arassalamak re betweenimleriniň arasynda geçmek üçin köp taraply klapanlar bar.

• Reaksiýa palatasy
  Hakyky maddy ösüşiň ýüze çykýan ulgamynyň ýüregi. Komponentler:

  • Grafit duýgur (substrat saklaýjy)

  • Ateryladyjy we temperatura datçikleri

  • In-situ gözegçilik üçin optiki portlar

  • Awtomatiki wafli ýüklemek / düşürmek üçin robot gollar

• Ösüşe gözegçilik ulgamy
  Programmirläp boljak logika gözegçilik edijilerinden we ýer eýesi kompýuterden ybarat. Bular depozit prosesinde takyk gözegçiligi we gaýtalanmagyny üpjün edýär.

• In-situ gözegçilik
  Pirometrler we reflektometrler ýaly gurallar:

  • Filmiň galyňlygy

  • Faceerüsti temperatura

  • Substrat egrilik
    Bular hakyky wagtda seslenme we sazlamaga mümkinçilik berýär.

• Egzoz bejeriş ulgamy
  Howpsuzlygy we daşky gurşawyň berjaý edilmegini üpjün etmek üçin termiki bölüniş ýa-da himiki kataliz ulanyp, zäherli önümleri bejerýär.

Osedapyk jübüt duş (CCS) konfigurasiýasy:

Wertikal MOCVD reaktorlarynda, CCS dizaýny, duşuň gurluşynda üýtgeýän burunlar arkaly gazlara birmeňzeş sanjym etmäge mümkinçilik berýär. Bu wagtyndan öň reaksiýalary azaldýar we birmeňzeş garyşmagy güýçlendirýär.

• Theaýlanýan grafit duýgurmundan başga-da, wafli boýunça filmiň birmeňzeşligini ýokarlandyryp, gazlaryň araçäk gatlagyny birleşdirmäge kömek edýär.

2. Magnetron tüýdük

Magnetronyň dökülmegi, esasanam elektronika, optika we keramika önümlerinde inçe filmleri we örtükleri goýmak üçin giňden ulanylýan fiziki bug çöketligi (PVD) usulydyr.

Iş ýörelgesi:

1. Maksat materialy
   Goýuljak çeşme materialy - metal, oksid, nitrid we ş.m. katoda berkidildi.

2. Wakuum palatasy
   Amal hapalanmazlyk üçin ýokary vakuum astynda amala aşyrylýar.

3. Plazma nesli
   Plazma emele getirmek üçin inert gaz, adatça argon, ionlaşdyrylýar.

4. Magnit meýdan amaly
   Magnit meýdany ionlaşdyrmagyň netijeliligini ýokarlandyrmak üçin nyşanyň golaýynda elektronlary çäklendirýär.

5. Tüýkürmek prosesi
   Ionlar, kameranyň içinden geçýän we substrata goýýan atomlary bölüp, nyşany bombalady.

“Magnetron Sputtering” -iň artykmaçlyklary:

• Filmiň birmeňzeş görnüşiuly ýerlerde.

• Çylşyrymly birleşmeleri goýmak mümkinçiligigaryndylary we keramikany öz içine alýar.

• Sazlanylýan amal parametrlerigalyňlygyna, düzümine we mikrostrukturasyna takyk gözegçilik etmek üçin.

• Filmiň ýokary hiligüýçli ýelmeşme we mehaniki güýç bilen.

• Giňişleýin material laýyklygy, metallardan oksidlere we nitridlere çenli.

• Pes temperaturaly iş, temperatura duýgur substratlar üçin amatly.

3. Plazma bilen güýçlendirilen himiki bug çöketligi (PECVD)

PECVD kremniý nitrid (SiNx), kremniniň dioksidi (SiO₂) we amorf kremniý ýaly inçe filmleri çökdürmek üçin giňden ulanylýar.

Ipleörelge:

PECVD ulgamynda deslapky gazlar wakuum kamerasyna girizilýärýalpyldawuk akym plazmasyulanyp döredilýär:

• RF tolgunma

• DC ýokary naprýa .eniýe

• Mikrotolkun ýa-da impulsly çeşmeler

Plazma, gaz fazaly reaksiýalary işjeňleşdirýär we inçe film döretmek üçin substrata goýýan reaktiw görnüşleri döredýär.

Depozit ädimleri:

1. Plazmanyň emele gelmegi
   Elektromagnit meýdanlary bilen tolgunan deslapky gazlar reaktiw radikallary we ionlary emele getirýär.

2. Reaksiýa we ulag
   Bu görnüşler substrata tarap barýarka ikinji derejeli reaksiýalary başdan geçirýärler.

3. Faceerüsti reaksiýa
   Substrata ýetenlerinde, gaty adsorbsiýa edýärler, reaksiýa bildirýärler we berk film döredýärler. Käbir goşmaça önümler gaz hökmünde goýberilýär.

PECVD peýdalary:

• Ajaýyp birmeňzeşlikfilmiň düzüminde we galyňlygynda.

• Güýçli ýelmehatda pes çöketlik temperaturalarynda-da.

• Depokary depozit nyrhlary, önümçilik derejesinde öndürmek üçin amatly edýär.

4. Inçe filmi häsiýetlendirmek usullary

Inçe filmleriň häsiýetlerine düşünmek hiliň gözegçiligi üçin zerurdyr. Umumy usullar şulary öz içine alýar:

(1) rentgen şöhlelenmesi (XRD)

• Maksat: Kristal gurluşlary, panjara yzygiderliligini we ugurlaryny derňäň.

• Ipleörelge: Bragg kanunyna esaslanyp, rentgen şöhleleriniň kristal materialdan nädip ýaýramagyny ölçäň.

• Goýmalar: Kristalografiýa, faza derňewi, ştamm ölçegi we inçe filme baha bermek.

(2) Elektron mikroskopiýa skaneri (SEM)

• Maksat: Surfaceerüsti morfologiýa we mikrostruktura gözegçilik ediň.

• Ipleörelge: Mysal ýüzüni skanirlemek üçin elektron şöhlesini ulanýar. Detüze çykarylan signallar (meselem, ikinji we yzky elektronlar) ýerüsti jikme-jiklikleri açýar.

• Goýmalar: Materiallar ylym, nanotehnika, biologiýa we şowsuzlyk derňewi.

(3) Atom güýji mikroskopiýasy (AFM)

• Maksat: Atom ýa-da nanometr ölçegdäki şekil ýüzleri.

• Ipleörelge: Sharpiti zond yzygiderli täsir güýjüni saklamak bilen ýüzüni gözden geçirýär; wertikal süýşmeler 3D topografiýa döredýär.

• Goýmalar: Nanostruktura gözlegleri, ýerüsti çişligi ölçemek, biomolekulýar gözlegler.