Шарҳи ҳамаҷонибаи усулҳои ҷойгиркунии филми лоғар: MOCVD, Sputtering Magnetron ва PECVD

Дар истеҳсоли нимноқилҳо, дар ҳоле ки фотолитография ва тайра равандҳои бештар зикршуда мебошанд, усулҳои ҷойгиркунии эпитаксиалӣ ё лоғар яксон муҳиманд. Ин мақола якчанд усулҳои маъмули ҷойгиркунии филми тунукро, ки дар истеҳсоли чип истифода мешаванд, муаррифӣ мекунад, аз ҷумлаMOCVD, пошидани магнетрон, ваPECVD.

Чаро равандҳои филми тунук дар истеҳсоли чипҳо муҳиманд?

Барои мисол нони оддии пухтаро тасаввур кунед. Худ аз худ, он метавонад мазза бошад. Бо вуҷуди ин, бо шуста кардани рӯи он бо соусҳои гуногун, ба монанди хамираи лӯбиёи болаззат ё шарбати афзор - шумо метавонед маззаи онро комилан тағир диҳед. Ин пӯшишҳои беҳтаркунандаи мазза ба онҳо монандандфилмҳои борикдар равандҳои нимноқилӣ, дар ҳоле ки худи нони ҳамвор ифода мекунадсубстрат.

Дар истеҳсоли чипҳо, плёнкаҳои тунук нақшҳои сершумори функсионалии - изолятсия, ноқилӣ, пассиватсия, азхудкунии рӯшноӣ ва ғайраро иҷро мекунанд ва ҳар як функсия техникаи махсуси таҳшинро талаб мекунад.

1. Ҷойгиршавии буғи кимиёвии металлӣ-органикӣ (MOCVD)

MOCVD як техникаи хеле пешрафта ва дақиқест, ки барои таҳшин кардани филмҳои тунуки нимноқилҳои баландсифат ва наносохторҳо истифода мешавад. Он дар истеҳсоли дастгоҳҳо ба монанди LEDҳо, лазерҳо ва электроникаи барқ ​​​​нақши муҳим дорад.

Унсурҳои асосии системаи MOCVD:

• Системаи интиқоли газ
  Барои ворид кардани дақиқи реактивҳо ба камераи реаксия масъул аст. Ин назорати ҷараёни зеринро дар бар мегирад:

• Газҳои интиқолдиҳанда

• Прекурсорҳои металлӣ-органикӣ

• Газҳои гидридӣ
  Система дорои клапанҳои бисёрҷониба барои гузаштан байни режимҳои афзоиш ва тозакунӣ мебошад.

• Палатаи реакция
  Дили система, ки дар он афзоиши воқеии моддӣ ба амал меояд. Компонентҳо дар бар мегиранд:

  • Ҳасбкунандаи графит (дорандаи субстрат)

  • Сенсорҳои гармкунак ва ҳарорат

  • Портҳои оптикӣ барои мониторинг дар макон

  • Дастҳои роботӣ барои боркунӣ/борфарории автоматии вафли

• Системаи назорати афзоиш
  Аз контроллерҳои мантиқии барномарезишаванда ва компютери асосӣ иборат аст. Инҳо мониторинги дақиқ ва такроршавандаро дар тамоми ҷараёни таҳшин таъмин мекунанд.

• Мониторинг дар ин ҷо
  Асбобҳо ба монанди пирометрҳо ва рефлексометрҳо чен мекунанд:

  • Ғафсии филм

  • Ҳарорати рӯизаминӣ

  • Каҷшавии субстрат
    Инҳо имкон медиҳанд, ки фикру мулоҳиза ва тасҳеҳи вақти воқеӣ.

• Системаи муолиҷаи ихроҷ
  Маҳсулоти иловагии заҳролудро бо истифода аз таҷзияи термикӣ ё катализи кимиёвӣ барои таъмини бехатарӣ ва мутобиқати муҳити зист коркард мекунад.

Конфигуратсияи души пӯшида (CCS):

Дар реакторҳои амудии MOCVD, тарҳи CCS имкон медиҳад, ки газҳо тавассути соплоҳои алтернативӣ дар сохтори душ ба таври якхела ворид карда шаванд. Ин аксуламалҳои бармаҳалро кам мекунад ва омехтаи якхеларо беҳтар мекунад.

• Дарҳассосияти гардиши графитминбаъд барои яксон кардани қабати сарҳадии газҳо, беҳтар кардани якрангии филм дар саросари вафли кӯмак мекунад.

2. Парокандашавии магнитрон

Пӯшидани магнетрон як усули таҳшинкунии буғи физикӣ (PVD) мебошад, ки барои гузоштани филмҳои тунук ва рӯйпӯшҳо, махсусан дар электроника, оптика ва сафолӣ васеъ истифода мешавад.

Принсипи кор:

1. Маводи мақсаднок
   Маводи манбаи гузошташаванда — металл, оксид, нитрид ва гайра дар катод гузошта мешавад.

2. Палатаи вакуумӣ
   Раванд дар зери вакууми баланд барои пешгирӣ кардани ифлосшавӣ анҷом дода мешавад.

3. Насли плазма
   Гази инертӣ, маъмулан аргон, барои ташаккули плазма ионизатсия мешавад.

4. Истифодаи майдони магнитӣ
   Майдони магнитӣ электронҳоро дар наздикии ҳадаф маҳдуд мекунад, то самаранокии ионизатсияро баланд бардорад.

5. Раванди пошидан
   Ионҳо ҳадафро бомбаборон карда, атомҳоеро, ки аз камера гузашта, ба субстрат мегузоранд, хориҷ мекунанд.

Афзалиятҳои пошидани магнитрон:

• Пахши филми ягонадар саросари минтақаҳои калон.

• Қобилияти пасандози пайвастагиҳои мураккаб, аз он чумла хӯлаҳо ва сафолҳо.

• Параметрҳои раванди танзимшавандабарои назорати дақиқи ғафсӣ, таркиб ва микроструктура.

• Сифати баланди филмбо адгезияи қавӣ ва қувваи механикӣ.

• Мутобиқати васеи мавод, аз металлхо ба оксидхо ва нитридхо.

• Амалиёт дар ҳарорати паст, барои субстратҳои ба ҳарорат ҳассос мувофиқ аст.

3. Ҷойгиршавии буғи кимиёвии плазма (PECVD)

PECVD барои таҳшин кардани филмҳои тунук ба монанди нитриди кремний (SiNx), диоксиди кремний (SiO₂) ва кремнийи аморфӣ васеъ истифода мешавад.

Принсип:

Дар системаи PECVD, газҳои прекурсорӣ ба камераи вакуумӣ ворид карда мешаванд, ки дар он аплазмаи разряди дурахшонбо истифода аз: тавлид мешавад:

• Барангезиши RF

• шиддати баланди DC

• Манбаъҳои печи печи ё импулс

Плазма реаксияҳои фазавии газро фаъол карда, намудҳои реактивиро ба вуҷуд меорад, ки дар рӯи замин ҷойгир шуда, як филми тунукро ташкил медиҳанд.

Қадамҳои ҷойгиркунӣ:

1. Ташаккули плазма
   Газҳои прекурсорӣ аз майдонҳои электромагнитӣ ба ҳаяҷон омада, радикалҳо ва ионҳои реактивиро ба вуҷуд меоранд.

2. Реаксия ва нақлиёт
   Ин намудҳо ҳангоми ҳаракат ба субстрат реаксияҳои дуюмдараҷа доранд.

3. Реаксияи рӯизаминӣ
   Ҳангоми расидан ба субстрат, онҳо адсорб мешаванд, реаксия мекунанд ва филми сахтро ташкил медиҳанд. Баъзе маҳсулоти иловагӣ ҳамчун газ бароварда мешаванд.

Манфиатҳои PECVD:

• Якрангии аълодар таркиб ва ғафсии филм.

• Адгезияи қавӣҳатто дар ҳарорати нисбатан пасти таҳшиншавӣ.

• Меъёрҳои баланди пасандоз, онро барои истеҳсоли миқёси саноатӣ мувофиқ мегардонад.

4. Усулҳои тавсифи филми тунук

Фаҳмидани хосиятҳои филмҳои тунук барои назорати сифат муҳим аст. Усулҳои маъмул инҳоро дар бар мегиранд:

(1) Дифраксияи рентгенӣ (XRD)

• Мақсад: Таҳлили сохторҳои кристаллӣ, доимии торҳо ва самтҳо.

• Принсип: Дар асоси қонуни Брегг, чен мекунад, ки чӣ гуна нурҳои рентгенӣ тавассути маводи кристаллӣ паҳн мешаванд.

• Барномаҳо: Кристаллография, таҳлили марҳилавӣ, андозагирии шиддат ва арзёбии филми тунук.

(2) Микроскопияи электронии сканерӣ (SEM)

• Мақсад: Морфология ва микроструктураи сатҳро риоя кунед.

• Принсип: Барои скан кардани сатҳи намуна чӯби электрониро истифода мебарад. Сигналҳои ошкоршуда (масалан, электронҳои дуюмдараҷа ва ақиб пароканда) тафсилоти рӯизаминиро ошкор мекунанд.

• Барномаҳо: Илми мавод, нанотехнология, биология ва таҳлили нокомӣ.

(3) Микроскопияи қувваи атомӣ (AFM)

• Мақсад: Сатҳи тасвир бо қарори атомӣ ё нанометрӣ.

• Принсип: Зондҳои тез рӯиро ҳангоми нигоҳ доштани қувваи мутақобилаи доимӣ скан мекунад; Ҷойивазкунии амудӣ топографияи 3D-ро ба вуҷуд меорад.

• Барномаҳо: Тадқиқоти наноструктура, андозагирии ноҳамворӣ, омӯзиши биомолекулярӣ.