Dowiedz się o technologii przygotowania cienkiego filmu w jednym artykule

Uczyć sięAatakTHinFilmPnaprawaTechnologia wOneARticle

Wzrost epitaksjalny cienki jest kluczową metodą przygotowania materiału, która jest szeroko stosowana w urządzeniach półprzewodnikowych, optoelektronice i nanotechnologii.

Proces ten obejmuje odkładanie atomów lub cząsteczek warstwy materiału przez warstwę na powierzchni podłoża w celu utworzenia folii o określonych właściwościach i strukturze, więc jego proces wzrostu wpływa bezpośrednio na strukturę filmu i jej końcowe właściwości.

W porównaniu z materiałami masowymi cienkie folie mają cechy łatwego przygotowania, łatwej modyfikacji i niskich kosztów. Jednocześnie urządzenia oparte na folii - - są mniejsze pod względem masy i rozmiaru i są łatwiejsze do integracji z technologiami opartymi na SI-, aby uzyskać wysoką integrację.

Obecnie technologia przygotowywania cienkich warstw obejmuje głównie osadzanie się rozpylania, odparowanie próżniowe, epitaxię wiązki molekularnej (MBE), osadzanie kąpieli chemicznej (CBD) i inne metody.

0020-33806 Górna komora DPS + Poly

Metoda odparowywania próżni

Parowanie próżniowe jest metodą podgrzewania surowców (znanych również jako cele) w pojemniku parowcowym w komorze próżniowej, sublimacji ich atomów lub cząsteczek w celu utworzenia ich strumienia pary, przenosząc je na powierzchnię solidnego podłoża o niższej temperaturze, a następnie regenerację- i odkładając je na cienki film. Sprzęt do powlekania odparowywania próżni obejmuje głównie komorę próżniową, źródło parowania lub grzejnik parowania, podłoże, grzejnik podłoża i termometr. Zwykle temperatura topnienia materiału osadzonego przez odparowanie termiczne musi wynosić poniżej 1500 stopni, a szybkość parowania jest dostosowywana o ilość prądu grzewczego podczas procesu osadzania. Aby zapewnić jednorodność składu i grubości folii odparowanej oraz powtarzalność procesu parowania, konieczne jest również dodatkowe wyposażenie stolika obrotowego podłoża i częściowego monitorowania grubości folii kwarcowej. Powłoka odparowań próżniowych składa się z trzech głównych procesów, jak pokazano na rysunku:

Przykładając parowanie wiązki elektronów jako przykład, po pierwsze, cel fazowy stały - jest przekształcany w fazę pary w wysokiej temperaturze.

Następnie odparowane atomy lub cząsteczki są transportowane między źródłem parowania a podłożem, a liczba zderzeń między gazem - cząstki fazowe i resztkowe cząsteczki gazu w komorze próżniowej podczas lotu jest bezpośrednio dotknięte przez stopień próżniowy i odległość między docelową a podłożem, który podłoży, który podłoży, który uruchamia się w fazie folii. Pary - cząstki fazowe na powierzchni podłoża, które obejmują kluczowe etapy, takie jak para - kondensacja materiału fazowego, tworzenie centrum zarodkowania, wzrost zarodkowania, a wreszcie tworzenie filmu ciągłego.

Ponieważ temperatura podłoża jest znacznie niższa niż temperatura docelowa, cząstki fazy stałej gazu - ulegnie przejściu w fazie stałej bezpośredniej - na powierzchni podłoża. Ważne jest, aby podkreślić, że wszystkie powyższe etapy procesu muszą zostać wykonane w środowisku wysokiej próżni. Jeśli próżnia jest niewystarczająca, odparowane cząstki będą często zderzają się z resztkowymi cząsteczkami gazu, co nie tylko doprowadzą do zanieczyszczenia warstwy warstwy przez zanieczyszczenia w celu utworzenia tlenków, ale może być trudne do utworzenia jednolitej i gęstej struktury filmu z powodu efektu rozpraszania cząsteczek gazu, dodatkowo, cel może być również utleniony i spalany w wysokim temperaturze. Parowanie próżniowe jest używane do produkcji cienkich warstw od dziesięcioleci i jest bardzo wszechstronne.

W ostatnich latach, w celu zahamowania lub uniknięcia reakcji chemicznej między surowcami filmowymi i pojemnikami w wysokich temperaturach, wprowadzono wiele ulepszeń do krzyżowania i metod ogrzewania, takich jak: stosowanie ciepła o wysokiej temperaturze topnienia - odpornych na ceramiczne tylność azotku boru; Używając wiązki elektronowej lub lasera jako źródła grzewczego, niewielki obszar powierzchni surowca jest podgrzewany, aby obszar natychmiast osiągnął wysoką temperaturę.

W odpowiedzi na rosnące wymagania dotyczące wydajności filmu funkcjonalnego, Multi - Źródło CO - metody parowania i sekwencyjnego parowania są używane do wytwarzania filmów kompozytowych o złożonych kompozycjach lub multi- warstwowych filmach kompozytowych.

Ponadto naukowcy opracowali metodę odparowania reakcji dla filmów złożonych, które są podatne na segregację składników podczas parowania.

Metoda odparowywania próżni ma zalety niskiego kosztu, prostego sprzętu i łatwego działania, a mechanizm wzrostu filmu zdeponowanego przez tę metodę jest prosta, czystość filmu jest wysoka, grubość filmu jest precyzyjna i kontrolowana, a wyraźną grafikę można uzyskać za pomocą płyty maski. Główną wadą tej metody jest to, że energia kinetyczna gazu - atomów fazowych wytwarzanych przez parowanie termiczne jest niższe niż w przypadku osadzania rozpoznawczego, a wiązanie między podłożem a podłożem po ponownym strzanie jest słabe, które można poprawić przez podgrzewanie podłoża.

Metoda składania rozpylania

Technologia składania rozpylania jest ważną gałęzią technologii fizycznego odkładania pary (PVD). Działa przy użyciu energii częstotliwości radiowej lub wiązek laserowych do aktywacji rzadkich gazów (AR, O2, N2 itp.) W komorze próżniowej, aby uzyskać wysoką plazmę energetyczną -. Jony w tych plazmie przyspieszają bombardowanie powierzchni docelowej pod działaniem pola elektrycznego, a atomy docelowe uzyskują wystarczającą energię, aby oderwać się od niewoli sieci poprzez kinetyczne transfer energii, a następnie migrują w postaci gazowej i osadzają się na powierzchni podłoża, tworząc cienką warstwę.

Obecnie stosowana technologia osadzania rozpylania obejmuje głównie rozpylanie diod, rozpylanie tripoli, reaktywne rozpylenie i rozpylenie magnetronowe, wśród których rozpylenie magnetronowe jest najczęściej stosowaną i najbardziej uprzemysłowioną technologią osadzania się rozpylania cienkiego folii, a jego wyposażenie i zasada pokazano na rysunku.

Ta technologia konstruuje zamknięte pole magnetyczne w komorze próżniowej, a jej kierunek równoległy do ​​powierzchni docelowej może ograniczać plazmę i elektron wtórnych do obszaru w pobliżu celu, zwiększając wydajność jonizacji argonu. Ten magnetyczny efekt ograniczenia może jednocześnie zwiększyć liczbę cząstek naładowanych energii wysokiej - i ich energii kinetycznej w plazmie, tym samym znacznie zwiększając efekt bombardowania wysokich - na powierzchni celu rozpylania i osiągając znaczny wzrost liczby osadzania się w cienkich filmach.

Ze względu na wysoką szybkość tworzenia folii atomy nie mają wystarczająco dużo czasu na migrację do najniższej pozycji energii w sieci kryształowej, więc folie półprzewodnikowe przygotowywane przy użyciu rozpylania magnetronowego zwykle mają wysoką gęstość defektu.

Jednak technikę tej można zastosować do osadzania dużych obszarów cienkich warstw i może osiągnąć precyzyjną kontrolę grubości filmu poprzez oscylatory kryształów kwarcowych.

Metoda składania kąpieli chemicznej

Najwcześniejszym filmem związków soli ołowiowej osadzonej metodą CBD jest PBS, pochodzący z ERA II wojny światowej. W latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku technologia ta była szeroko stosowana do zdeponowania filmów PBSE. Schematyczny schemat wspólnych urządzeń i zasad reaktora CBD pokazano na rysunku:

W pewnych warunkach prekursor ulega reakcji hydrolizy w celu wytworzenia Pb 2+ i SE2- w roztworze, a gdy stężenie tych dwóch jonów wzrasta, aby przekroczyć stałą stężenie stężenia roztworu, wytrącanie PBSE zostanie wygenerowane z roztworu w celu utworzenia filmu PBSE.

Źródła PB 2+ to zwykle PB (NO3) 2 i PB (CH3COO) 2, a źródła Se2-Ion to (NH2) 2CSE i Na2Seso3.

0040-02544 górna część ciała, metal DPS

Podstawową technologią technologii CBD do osadzania cienkich warstw jest regulacja reakcji hydrolizy prekursorów oraz kontrolowanie szybkości osadzania i jakości tworzenia filmów PBSE poprzez kontrolowanie stężenia prekursorów, pH, temperatury reakcji, czasu reakcji i innych parametrów procesu.

Proces CBD jest głównym nurtem metody przygotowywania filmów PBSE ze względu na jego proste urządzenie, szybkie tworzenie folii, niski koszt procesu i łatwą kontrolę reakcji.

Ponadto zwykle reaguje w temperaturach poniżej 100 stopni i jest wysoce kompatybilny z materiałami podłoża.