Дар истеҳсоли нимноқилҳо, дар ҳоле ки фотолитография ва кандакорӣ равандҳои маъмултарин мебошанд, усулҳои ҷойгиркунии эпитаксиалӣ ё плёнкаи тунук низ ба ҳамин андоза муҳиманд. Дар ин мақола якчанд усулҳои маъмули ҷойгиркунии плёнкаи тунук, ки дар истеҳсоли чипҳо истифода мешаванд, муаррифӣ карда мешаванд, аз ҷумлаMOCVD, пошидани магнетрон, ваPECVD.
Чаро равандҳои плёнкаи тунук дар истеҳсоли чип муҳиманд?
Барои мисол, нони оддии пухташударо тасаввур кунед. Худ аз худ, он метавонад таъми нохуш дошта бошад. Аммо, бо молидани рӯи он бо чошниҳои гуногун - ба монанди хамираи лӯбиёи шӯр ё шарбати ширини малт - шумо метавонед таъми онро комилан тағйир диҳед. Ин пӯшишҳои беҳтаркунандаи мазза ба... монанданд.плёнкаҳои тунукдар равандҳои нимноқилҳо, дар ҳоле ки худи нони ҳамворро ифода мекунадсубстрат.
Дар истеҳсоли чипҳо, плёнкаҳои тунук нақшҳои сершумори функсионалиро иҷро мекунанд - изолятсия, гузаронандагӣ, пассиватсия, ҷабби нур ва ғайра - ва ҳар як функсия усули мушаххаси ҷойгиркуниро талаб мекунад.
1. Таҳшиншавии буғи кимиёвии металлӣ-органикӣ (MOCVD)
MOCVD як техникаи хеле пешрафта ва дақиқ аст, ки барои ҷойгиркунии плёнкаҳои тунуки нимноқилҳо ва наносохторҳои баландсифат истифода мешавад. Он дар истеҳсоли дастгоҳҳо ба монанди LED, лазер ва электроникаи барқӣ нақши муҳим мебозад.
Ҷузъҳои асосии системаи MOCVD:
- Системаи интиқоли газ
Масъул барои ворид кардани дақиқи реактивҳо ба камераи реаксия. Ин назорати ҷараёни инҳоро дар бар мегирад:
-
Газҳои интиқолдиҳанда
-
Пешгузаштаҳои металл-органикӣ
-
Газҳои гидридӣ
Система дорои клапанҳои бисёрҷониба барои гузариш байни режимҳои афзоиш ва тозакунӣ мебошад.
-
Палатаи реаксия
Қалби система, ки дар он афзоиши воқеии моддӣ ба амал меояд. Ҷузъҳо иборатанд аз:-
Ҳасбкунандаи графит (дорандаи субстрат)
-
Сенсорҳои гармкунак ва ҳарорат
-
Портҳои оптикӣ барои мониторинги дар ҷой
-
Дастҳои роботӣ барои боркунӣ/борфарории автоматии вафлҳо
-
- Системаи назорати афзоиш
Аз контроллерҳои мантиқии барномарезишаванда ва компютери мизбон иборат аст. Инҳо назорати дақиқ ва такроршавандагиро дар тамоми раванди ҷойгиркунӣ таъмин мекунанд. -
Мониторинги дар ҷой
Асбобҳо ба монанди пирометрҳо ва рефлектометрҳо барои ченкунӣ:-
Ғафсии плёнка
-
Ҳарорати сатҳӣ
-
Каҷравии зеризаминӣ
Инҳо имкон медиҳанд, ки фикру мулоҳизаҳои воқеӣ ва танзим карда шаванд.
-
- Системаи коркарди ихроҷ
Маҳсулоти иловагии заҳролудро бо истифода аз таҷзияи гармӣ ё катализи кимиёвӣ коркард мекунад, то бехатарӣ ва риояи қоидаҳои экологӣ таъмин карда шавад.
Танзимоти души баста (CCS):
Дар реакторҳои амудии MOCVD, тарҳи CCS имкон медиҳад, ки газҳо тавассути соплоҳои тағйирёбанда дар сохтори сари душ яксон ворид карда шаванд. Ин аксуламалҳои бармаҳалро кам мекунад ва омезиши яксонро беҳтар мекунад.
-
Дарсуссептори графити гардишкунандаминбаъд ба якхела кардани қабати сарҳадии газҳо мусоидат мекунад ва якхелагии плёнкаро дар саросари пластина беҳтар мекунад.
2. Пошидани магнетронӣ
Пошидани магнетронӣ як усули ҷойгиркунии физикии буғ (PVD) мебошад, ки барои ҷойгиркунии плёнкаҳо ва рӯйпӯшҳои тунук, махсусан дар электроника, оптика ва керамика васеъ истифода мешавад.
Принсипи кор:
-
Маводи мақсаднок
Маводи ибтидоие, ки барои гузоштан истифода мешавад — металл, оксид, нитрид ва ғайра — ба катод часпонида мешавад. -
Палатаи вакуумӣ
Барои пешгирӣ аз ифлосшавӣ, ин раванд дар зери вакууми баланд анҷом дода мешавад. -
Тавлиди плазма
Гази инертӣ, одатан аргон, барои ташкил додани плазма ионизатсия мешавад. -
Татбиқи майдони магнитӣ
Майдони магнитӣ электронҳоро дар наздикии ҳадаф маҳдуд мекунад, то самаранокии ионизатсияро афзоиш диҳад. -
Раванди пошидан
Ионҳо ҳадафро бомбаборон мекунанд ва атомҳоеро, ки аз камера мегузаранд ва ба субстрат меафтанд, аз ҷояшон берун мекунанд.
Афзалиятҳои пошидани магнетронӣ:
-
Ҷойгиркунии якхелаи филмдар саросари минтақаҳои калон.
-
Қобилияти гузоштани пайвастагиҳои мураккаб, аз ҷумла хӯлаҳо ва керамика.
-
Параметрҳои раванди танзимшавандабарои назорати дақиқи ғафсӣ, таркиб ва микросохтор.
-
Сифати баланди филмбо часпакии қавӣ ва қувваи механикӣ.
-
Мутобиқати васеи мавод, аз металлҳо то оксидҳо ва нитридҳо.
-
Амалиёт дар ҳарорати паст, барои субстратҳои ҳассос ба ҳарорат мувофиқ аст.
3. Ҷойгиркунии буғи кимиёвӣ бо плазма (PECVD)
PECVD ба таври васеъ барои таҳшин кардани плёнкаҳои тунук ба монанди нитриди кремний (SiNx), диоксиди кремний (SiO₂) ва кремнийи аморфӣ истифода мешавад.
Принсип:
Дар системаи PECVD, газҳои пешгузашта ба камераи вакуумӣ ворид карда мешаванд, ки дар он ҷо аплазмаи ихроҷи дурахшонбо истифода аз инҳо тавлид мешавад:
-
Ангезиши RF
-
Шиддати баланди DC
-
Манбаъҳои печи микроволновка ё импулсӣ
Плазма реаксияҳои фазаи газиро фаъол мекунад ва моддаҳои реактивиро ба вуҷуд меорад, ки дар субстрат ҷойгир шуда, як плёнкаи тунукро ташкил медиҳанд.
Қадамҳои гузоштан:
-
Ташаккули плазма
Газҳои пешгузашта, ки аз майдонҳои электромагнитӣ ба ҳаяҷон меоянд, ион мешаванд ва радикалҳо ва ионҳои реактивиро ташкил медиҳанд. -
Реаксия ва интиқол
Ин намудҳо ҳангоми ҳаракат ба сӯи субстрат аз реаксияҳои дуюмдараҷа мегузаранд. -
Реаксияи сатҳӣ
Ҳангоми расидан ба субстрат, онҳо адсорбсия, реаксия мекунанд ва плёнкаи сахтро ташкил медиҳанд. Баъзе маҳсулоти иловагӣ ҳамчун газҳо хориҷ мешаванд.
Фоидаҳои PECVD:
-
Якрангии аълодар таркиб ва ғафсии филм.
-
Часпиши қавӣҳатто дар ҳарорати нисбатан пасти боркунӣ.
-
Сатҳи баланди боркунӣ, ки онро барои истеҳсоли саноатӣ мувофиқ мегардонад.
4. Усулҳои тавсифи плёнкаи тунук
Фаҳмидани хосиятҳои плёнкаҳои тунук барои назорати сифат муҳим аст. Усулҳои маъмул инҳоянд:
(1) Дифраксияи рентгенӣ (XRD)
-
Мақсад: Сохторҳои кристаллӣ, доимиҳои шабакавӣ ва самтҳоро таҳлил кунед.
-
ПринсипБар асоси Қонуни Брэгг, чен мекунад, ки чӣ гуна нурҳои рентгенӣ тавассути маводи кристаллӣ дифракция мешаванд.
-
Барномаҳо: Кристаллография, таҳлили фаза, андозагирии деформатсия ва арзёбии плёнкаи тунук.
(2) Микроскопияи электронии сканкунӣ (SEM)
-
МақсадМорфологияи сатҳӣ ва микросохторро мушоҳида кунед.
-
Принсип: Барои скан кардани сатҳи намуна аз шуои электронӣ истифода мебарад. Сигналҳои ошкоршуда (масалан, электронҳои дуюмдараҷа ва парокандаи баръакс) тафсилоти сатҳро ошкор мекунанд.
-
Барномаҳо: Илми маводшиносӣ, нанотехнология, биология ва таҳлили нокомиҳо.
(3) Микроскопияи қувваи атомӣ (AFM)
-
МақсадСатҳҳои тасвир бо қарори атомӣ ё нанометрӣ.
-
ПринсипЗондҳои тез сатҳро скан мекунанд ва қувваи мутақобилаи доимиро нигоҳ медоранд; ҷойивазкунии амудӣ топографияи сеченака эҷод мекунад.
-
БарномаҳоТаҳқиқоти наносохторҳо, андозагирии ноҳамвории сатҳӣ, таҳқиқоти биомолекулавӣ.
Вақти нашр: 25 июни соли 2025