Жука пленканы жайгаштыруу ыкмаларынын комплекстүү баяндамасы: MOCVD, Magnetron Sputtering жана PECVD

Жарым өткөргүч өндүрүшүндө фотолитография жана оюу эң көп айтылган процесстер болуп саналса, эпитаксиалдык же жука пленканы түшүрүү ыкмалары бирдей маанилүү. Бул макалада, анын ичинде чип даярдоодо колдонулган бир нече жалпы ичке пленка түшүрүү ыкмаларын, тааныштыратMOCVD, магнетрондук чачыратуу, жанаPECVD.

Эмне үчүн жука пленка процесстери чип өндүрүшүндө маанилүү?

Мисал үчүн, жөнөкөй бышырылган нанды элестетиңиз. Өз алдынча, ал жумшак даамы мүмкүн. Бирок, анын бетин ар кандай соустар менен сүртсөңүз, мисалы, даамдуу буурчак пастасы же таттуу угут сиропу - анын даамын толугу менен өзгөртө аласыз. Бул даам жогорулатуучу каптоо окшошжука тасмаларжарым өткөргүч процесстерде, ал эми нандын өзү нанды билдиретсубстрат.

Чиптерди жасоодо жука пленкалар көптөгөн функционалдык ролдорду аткарат — изоляция, өткөргүчтүк, пассивация, жарыкты сиңирүү ж.б.

1. Металл-органикалык химиялык буулардын катмары (MOCVD)

MOCVD жогорку сапаттагы жарым өткөргүч жука пленкаларды жана наноструктураларды түшүрүү үчүн колдонулган өтө өнүккөн жана так ыкма. Бул LED, лазер жана электр электроника сыяктуу түзүлүштөрдү жасоодо чечүүчү ролду ойнойт.

MOCVD системасынын негизги компоненттери:

• Газ жеткирүү системасы
  Реакцияга кирген заттарды реакция камерасына так киргизүү үчүн жооптуу. Бул агымын көзөмөлдөөнү камтыйт:

• Ташуучу газдар

• Металл-органикалык прекурсорлор

• Гидрид газдары
  Системада өсүү жана тазалоо режимдери ортосунда которулуу үчүн көп тараптуу клапандар бар.

• Реакция палатасы
  Чыныгы материалдык өсүш пайда болгон системанын жүрөгү. Компоненттерге төмөнкүлөр кирет:

  • Графит сезгич (субстрат кармоочу)

  • Жылыткыч жана температура сенсорлору

  • Жеринде мониторинг жүргүзүү үчүн оптикалык порттор

  • Автоматташтырылган пластинкаларды жүктөө/түшүрүү үчүн робот колдор

• Өсүүнү башкаруу системасы
  Программалануучу логикалык контроллерден жана негизги компьютерден турат. Булар толуктоо процессинде так мониторингди жана кайталанууну камсыз кылат.

• In-situ мониторинг
  Пирометрлер жана рефлекторлор сыяктуу аспаптар өлчөө үчүн:

  • Фильмдин калыңдыгы

  • Беттин температурасы

  • Субстраттын ийрилиги
    Булар реалдуу убакытта жооп кайтарууга жана жөнгө салууга мүмкүндүк берет.

• Чыгууларды тазалоо системасы
  Коопсуздукту жана айлана-чөйрөнү коргоону камсыздоо үчүн термикалык ажыроо же химиялык катализ аркылуу уулуу кошумча продуктуларды иштетет.

Жабык туташкан душ башы (CCS) конфигурациясы:

Тик MOCVD реакторлорунда, CCS дизайны газдарды душ кабинасынын түзүлүшүндөгү кезектешип туруучу саптамалар аркылуу бир калыпта киргизүүгө мүмкүндүк берет. Бул эрте реакцияларды азайтат жана бирдей аралашууну күчөтөт.

• Theайлануучу графит сезгичандан ары газдардын чек ара катмарын гомогенизациялоого жардам берип, пластинка боюнча пленканын бирдейлигин жакшыртат.

2. Магнетрондук чачуу

Магнетронду чачыратуу – бул жука пленкаларды жана жабындыларды, айрыкча электроника, оптика жана керамика тармагында кеңири колдонулуучу физикалык буу коюу (PVD) ыкмасы.

Иштөө принциби:

1. Максаттуу материал
   Депозиттик материал — металл, оксид, нитрид ж.б. — катодго бекитилет.

2. Вакуумдук камера
   Процесс булганууну болтурбоо үчүн жогорку вакуумда жүргүзүлөт.

3. Плазма түзүү
   Инерттүү газ, адатта, аргон, плазманы пайда кылуу үчүн иондоштурулган.

4. Магниттик талааны колдонуу
   Магниттик талаа иондошуу эффективдүүлүгүн жогорулатуу үчүн максатка жакын электрондорду чектейт.

5. Чачыруу процесси
   Иондор бутаны бомбалап, камераны аралап өтүп, субстраттын үстүнө орнотулган атомдорду сүрүп чыгарышат.

Магнетрондук чачуунун артыкчылыктары:

• Бирдиктүү кинотасмачоң аймактарда.

• Комплекстүү кошулмаларды депозитке салуу мүмкүнчүлүгүанын ичинде эритмелер жана керамика.

• Процесстин тууралоочу параметрлерикалыңдыгын, курамын жана микроструктурасын так көзөмөлдөө үчүн.

• Жогорку кино сапатыкүчтүү адгезия жана механикалык күч менен.

• Кеңири материалдык шайкештик, металлдардан оксиддерге жана нитриддерге чейин.

• Төмөн температурада иштөө, температурага сезгич субстраттарга ылайыктуу.

3. Плазманын жакшыртылган химиялык буусунун чөктүрүлүшү (PECVD)

PECVD кремний нитриди (SiNx), кремний диоксиди (SiO₂) жана аморфтук кремний сыяктуу жука пленкаларды түшүрүү үчүн кеңири колдонулат.

Принцип:

PECVD системасында прекурсордук газдар вакуумдук камерага киргизилет, мында ажаркыраган разряд плазмасыколдонуу менен түзүлөт:

• RF дүүлүктүрүү

• DC жогорку чыңалуу

• Микротолкундуу же импульстук булактар

Плазма газ-фазалык реакцияларды активдештирип, реактивдүү түрлөрдү пайда кылат, алар субстраттын үстүндө жука пленканы пайда кылат.

Депозиттик кадамдар:

1. Плазманын пайда болушу
   Электромагниттик талаалар менен дүүлүккөн прекурсордук газдар реактивдүү радикалдарды жана иондорду пайда кылуу үчүн иондошот.

2. Реакция жана транспорт
   Бул түрлөр субстрат тарапка жылып баратканда экинчилик реакцияга дуушар болушат.

3. Беттик реакция
   Субстратка жеткенде алар адсорбцияланып, реакцияга кирип, катуу пленка түзөт. Кээ бир кошумча продуктылар газ түрүндө бөлүнүп чыгат.

PECVD артыкчылыктары:

• Мыкты бирдиктүүлүкпленканын курамы жана калыңдыгы боюнча.

• Күчтүү адгезияал тургай, салыштырмалуу төмөн түшүү температурада.

• Жогорку депозиттик чен, аны өнөр жайлык масштабдагы өндүрүшкө ылайыктуу кылуу.

4. Жука пленканын мүнөздөмөлөрү

Жука пленкалардын касиеттерин түшүнүү сапатты көзөмөлдөө үчүн абдан маанилүү. Жалпы техникалар төмөнкүлөрдү камтыйт:

(1) Рентген нурларынын дифракциясы (XRD)

• Максат: Кристаллдык структураларды, тор константаларын жана багыттарын талдоо.

• Принцип: Брэгг мыйзамынын негизинде, рентген нурларынын кристаллдык материал аркылуу дифракциялоосун өлчөйт.

• Тиркемелер: Кристаллография, фазалык анализ, штамм өлчөө жана жука пленканы баалоо.

(2) Скандоочу электрондук микроскопия (SEM)

• Максат: Беттин морфологиясын жана микроструктурасын байкаңыз.

• Принцип: Үлгү бетин сканерлөө үчүн электрондук нурду колдонот. Табылган сигналдар (мисалы, экинчилик жана артка чачыраган электрондор) беттин деталдарын ачып берет.

• Тиркемелер: Материал таануу, нанотехнология, биология жана ийгиликсиздик анализи.

(3) Атомдук күч микроскопиясы (AFM)

• Максат: Атомдук же нанометрдик резолюциядагы сүрөт беттери.

• Принцип: Туруктуу өз ара аракеттенүү күчүн сактоо менен курч зонд бетти сканерлейт; вертикалдуу жылыштар 3D топографиясын түзөт.

• Тиркемелер: Наноструктураны изилдөө, беттик тегиздикти өлчөө, биомолекулярдык изилдөөлөр.