Inçe plýonka çökdürmek usullarynyň giňişleýin syny: MOCVD, Magnetron püskürtme we PECVD

Ýarymgeçirijiler önümçiliginde fotolitografiýa we aşındyrma iň köp agzalýan prosesler bolsa-da, epitaksial ýa-da inçe plýonka çökdürme usullary hem deň derejede möhümdir. Bu makala çip öndürmekde ulanylýan birnäçe umumy inçe plýonka çökdürme usullary bilen tanyşdyrýar, şol sandaMOCVD, magnetron püskürtmesi, wePECVD.

Çip önümçiliginde inçe plýonka prosesleri näme üçin möhüm?

Mysal üçin, ýönekeý bişirilen ýassy çöregi göz öňüne getiriň. Onuň özi tagamsyz bolup biler. Şeýle-de bolsa, ýüzüni dürli souslar bilen - meselem, duzly noýba pastasy ýa-da süýji arpa şerbeti bilen - sürtmek arkaly onuň tagamyny doly üýtgedip bilersiňiz. Bu tagam güýçlendiriji örtükler ... ýalydyr.inçe plýonkalarýarymgeçiriji proseslerinde, tekiz çörek özi bolsa ...substrat.

Çip öndürmekde inçe plýonkalar köp sanly funksional rollary ýerine ýetirýär - izolýasiýa, geçirijilik, passiwasiýa, ýagtylygy siňdirmek we ş.m. - we her bir funksiýa belli bir çökdürme usulyny talap edýär.

1. Metal-Organiki Himiki Bug Çökdürilişi (MOCVD)

MOCVD ýokary hilli ýarymgeçiriji inçe plýonkalary we nanostrukturalary çöketlemek üçin ulanylýan ýokary derejede ösen we takyk usuldyr. Ol LED, lazer we güýç elektronikasy ýaly enjamlary öndürmekde möhüm rol oýnaýar.

MOCVD ulgamynyň esasy bölekleri:

• Gaz eltme ulgamy
  Reaksiýa kamerasyna reagentleriň takyk girizilmegine jogapkär. Bu aşakdakylaryň akymyny dolandyrmagy öz içine alýar:

• Daşaýjy gazlar

• Metal-organik prekursorlar

• Gidrid gazlary
  Ulgam ösüş we arassalamak režimleriniň arasynda geçiş üçin köpugurly klapanlara eýedir.

• Reaksiýa kamerasy
  Hakyky maddy ösüşiň bolup geçýän ulgamyň merkezi. Komponentlere aşakdakylar girýär:

  • Grafit duýgur (substrat saklaýjy)

  • Gyzdyryjy we temperatura datçikleri

  • Ýerinde gözegçilik etmek üçin optiki portlar

  • Awtomatlaşdyrylan wafer ýüklemek/düşürmek üçin robot gollar

• Ösüşi gözegçilik etmek ulgamy
  Programmalaşdyrylyp bilinýän logiki kontrollerlerden we esasy kompýuterden ybarat. Bularyň hemmesi ýerleşdirme prosesiniň dowamynda takyk gözegçiligi we gaýtalanmagy üpjün edýär.

• Ýerinde gözegçilik
  Pirometrler we reflektometrler ýaly gurallar ölçeýär:

  • Filmiň galyňlygy

  • Ýerüsti temperatura

  • Substrat egriligi
    Bular real wagt režiminde pikir alyşmaga we sazlamaga mümkinçilik berýär.

• Egzoz gazlaryny arassalamak ulgamy
  Howpsuzlygy we daşky gurşawa laýyklygy üpjün etmek üçin zäherli goşmaça önümleri termiki parçalanma ýa-da himiki kataliz arkaly arassalaýar.

Ýapyk Duş Başlygy (CCS) Konfigurasiýasy:

Dik MOCVD reaktorlarynda CCS dizaýny gazlaryň duş başlyk gurluşyndaky üýtgeýän nozzler arkaly deň derejede inýeksiýa edilmegine mümkinçilik berýär. Bu bolsa wagtyndan öň reaksiýalary azaldýar we deň derejede garyşmagy güýçlendirýär.

• Theaýlanýan grafit susseptorygazlaryň serhet gatlagyny birmeňzeşleşdirmäge, plyonkanyň deňligini gowulandyrmaga kömek edýär.

2. Magnetron püskürtmesi

Magnetron püskürtme, esasanam elektronikada, optikada we keramikada inçe plýonkalary we örtükleri çökdürmek üçin giňden ulanylýan fiziki bug çökdürme (PVD) usulydyr.

Işleýiş prinsipi:

1. Nyşana alnan material
   Çökdürilmeli çeşme material — metal, oksid, nitrid we ş.m. — katoda berkidilýär.

2. Wakuum kamerasy
   Bu proses hapalanmanyň öňüni almak üçin ýokary wakuum astynda amala aşyrylýar.

3. Plazma öndürmek
   Inert gaz, adatça argon, plazma emele getirmek üçin ionlaşýar.

4. Magnit meýdanynyň ulanylyşy
   Magnit meýdany ionlaşma netijeliligini ýokarlandyrmak üçin elektronlary nyşana golaý saklaýar.

5. Püskürtme prosesi
   Ionlar nyşana bombardman edýär, kameranyň içinden geçýän we substrata çökýän atomlary çykarýar.

Magnetron püskürtmesiniň artykmaçlyklary:

• Birmeňzeş plýonka ýerleşdirmekuly meýdanlarda.

• Kompleks birleşmeleri çökdürmek ukyby, şol sanda erginler we keramika.

• Sazlanyp bilinýän proses parametrlerigalyňlygyny, düzümini we mikrostrukturasyny takyk gözegçilikde saklamak üçin.

• Ýokary hilli filmgüýçli ýelmeşme we mehaniki berklik bilen.

• Giň materiallaryň utgaşyklylygy, metallardan oksidlere we nitridlere çenli.

• Pes temperatura operasiýasy, temperatura duýgur substratlar üçin amatly.

3. Plazma bilen güýçlendirilen himiki bug çökündisi (PECVD)

PECVD kremniý nitridi (SiNx), kremniý dioksidi (SiO₂) we amorf kremniý ýaly inçe plýonkalary çökeltmek üçin giňden ulanylýar.

Prinsip:

PECVD ulgamynda, öňki gazlar wakuum kamerasyna girizilýär, bu ýerde aýalpyldawuk boşaltma plazmasyulanylyp döredilýär:

• RF gyjyndyrmasy

• DC ýokary woltly

• Mikrotolkunly ýa-da impulsly çeşmeler

Plazma gaz fazasy reaksiýalaryny işjeňleşdirýär we substratda çöküp, inçe örtük emele getirýän reaktiw görnüşleri döredýär.

Goýmak ädimleri:

1. Plazmanyň emele gelmegi
   Elektromagnit meýdanlary bilen tolgundyrylan öňki gazlar reaktiv radikallary we ionlary emele getirmek üçin ionlaşýar.

2. Reaksiýa we daşamak
   Bu görnüşler substrata tarap hereket edende ikinji derejeli reaksiýalara sezewar bolýarlar.

3. Ýüzleý reaksiýasy
   Substrata ýetende, olar adsorbsiýalanýar, reaksiýa girýär we berk plýonka emele getirýär. Käbir goşmaça önümler gazlar hökmünde bölünip çykýar.

PECVD-niň peýdalary:

• Ajaýyp deňlikplýonkanyň düzümi we galyňlygy boýunça.

• Güýçli ýelmeşmehatda deňeşdirme boýunça pes çökündi temperaturalarynda hem.

• Ýokary çökündi tizligi, ony senagat möçberinde öndürmek üçin amatly edýär.

4. Inçe plýonkanyň häsiýetnama usullary

Hili gözegçilikde saklamak üçin inçe plýonkalaryň häsiýetlerini düşünmek möhümdir. Umumy usullara aşakdakylar girýär:

(1) Rentgen difraksiýasy (RD)

• MaksatKristal gurluşlaryny, toruň yzygiderlilerini we ugurlaryny seljeriň.

• PrinsipBragg kanunyna esaslanyp, rentgen şöhleleriniň kristal material arkaly nähili difraksiýa edýändigini ölçeýär.

• ProgrammalarKristallografiýa, faza analizi, deformasiýanyň ölçegleri we inçe plýonkanyň bahalandyrmasy.

(2) Skanirleýji elektron mikroskopiýa (SEM)

• MaksatÝerüsti morfologiýany we mikrogurluşy synlaň.

• PrinsipNusga ýüzüni skanirlemek üçin elektron şöhlesini ulanýar. Anyklanan signallar (meselem, ikinji derejeli we yzyna saçylan elektronlar) ýüzüň jikme-jikliklerini açyp görkezýär.

• ProgrammalarMaterialşynaslyk, nanotexnologiýa, biologiýa we näsazlyklaryň seljermesi.

(3) Atom Güýç Mikroskopiýa (AFM)

• MaksatAtom ýa-da nanometr çözgüdinde surat ýüzleri.

• PrinsipÝiti zond üznüksiz özara täsir güýjüni saklap, ýüzüni skanirleýär; dik süýşmeler 3D topografiýany döredýär.

• ProgrammalarNanostruktura barlaglary, ýüziň gödekligini ölçemek, biomolekulýar barlaglar.