Μάθετε για την τεχνολογία προετοιμασίας λεπτών φιλμ σε ένα άρθρο

ΜαθαίνωAπάληTγινώFilmPαποζημίωσηTechnology στηνOνευρώArticle

Η επιταξιακή ανάπτυξη λεπτών φιλμ είναι μια βασική μέθοδος παρασκευής υλικού που χρησιμοποιείται ευρέως σε συσκευές ημιαγωγών, οπτοηλεκτρονική και νανοτεχνολογία.

Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει την εναπόθεση ατόμων ή μορίων του υλικού στρώματος με στρώμα στην επιφάνεια του υποστρώματος για να σχηματίσει μια μεμβράνη με συγκεκριμένες ιδιότητες και δομή, έτσι ώστε η διαδικασία ανάπτυξής του να επηρεάζει άμεσα τη δομή της μεμβράνης και των τελικών ιδιοτήτων της.

Σε σύγκριση με τα υλικά χύδην, τα λεπτά φιλμ έχουν τα χαρακτηριστικά της εύκολης προετοιμασίας, της εύκολης τροποποίησης και του χαμηλού κόστους. Ταυτόχρονα, η λεπτή {- ταινία - που βασίζονται σε μάζα και το μέγεθος του μεγέθους και είναι ευκολότερο να ενσωματωθούν με την επίτευξη SI - βασισμένες σε CMOS και MICRO - electro - μηχανικές τεχνολογίες (MEMS).

Επί του παρόντος, η τεχνολογία για την παρασκευή λεπτών μεμβρανών περιλαμβάνει κυρίως εναπόθεση ψεκασμού, εξάτμιση κενού, επιταξία μοριακής δέσμης (MBE), εναπόθεση χημικών λουτρών (CBD) και άλλες μεθόδους.

0020-33806 Άνω θάλαμο DPS + POLY

Μέθοδος εξάτμισης κενού

Η εξάτμιση κενού είναι μια μέθοδος θέρμανσης των πρώτων υλών (επίσης γνωστή ως στόχοι) στο δοχείο εξατμιστή σε ένα θάλαμο κενού, εξάγοντας τα άτομα ή τα μόρια τους για να σχηματίσουν ένα ρεύμα ατμών, μεταφέροντας τα στην επιφάνεια ενός στερεού υποστρώματος με χαμηλότερη θερμοκρασία και στη συνέχεια Re { Ο εξοπλισμός επικάλυψης εξάτμισης κενού περιλαμβάνει κυρίως θάλαμο κενού, πηγή εξάτμισης ή θερμαντήρα εξάτμισης, υπόστρωμα, θερμαντήρα υποστρώματος και θερμάμετρο. Κανονικά, το σημείο τήξης του υλικού που εναποτίθεται με θερμική εξάτμιση πρέπει να είναι κάτω από 1500 βαθμούς και ο ρυθμός εξάτμισης ρυθμίζεται από την ποσότητα του ρεύματος θέρμανσης κατά τη διαδικασία εναπόθεσης. Προκειμένου να διασφαλιστεί η ομοιομορφία της σύνθεσης και του πάχους της εξατμισμένης μεμβράνης και η επαναληψιμότητα της διαδικασίας εξάτμισης, είναι επίσης απαραίτητο να εξοπλιστεί επιπλέον ο περιστροφικός πίνακας υποστρώματος και το σύστημα παρακολούθησης του πάχους με μερικής μεμβράνης. Επικάλυψη εξάτμισης κενού αποτελείται από τρεις κύριες διεργασίες, όπως φαίνεται στο σχήμα:

Λαμβάνοντας την εξάτμιση της δέσμης ηλεκτρονίων ως παράδειγμα, πρώτον, ο στόχος φάσης - μετατρέπεται σε φάση ατμών σε υψηλή θερμοκρασία.

Στη συνέχεια, τα εξατμισμένα άτομα ή τα μόρια μεταφέρονται μεταξύ της πηγής εξάτμισης και του υποστρώματος και ο αριθμός των συγκρούσεων μεταξύ του αερίου - σωματίδια φάσης και τα υπολειπόμενα μόρια αερίου στο θάλαμο κενού κατά τη διάρκεια της πτήσης επηρεάζονται άμεσα από το βαθμό κενού και η απόσταση μεταξύ του στόχου και του μεμβρανίου, το οποίο καθορίζει ότι ο μέσος όρος της διαδρομής του μέσου όρου της διαδρομής του μέσου όρου του φάσματος ατόμου ατόμου, Τα σωματίδια φάσης ατμού - στην επιφάνεια του υποστρώματος, τα οποία περιλαμβάνουν βασικά βήματα όπως ο ατμός - συμπύκνωση υλικού φάσης, σχηματισμός κέντρου πυρήνωσης, ανάπτυξη πυρήνων και τέλος ο σχηματισμός ενός συνεχούς μεμβράνης.

Δεδομένου ότι η θερμοκρασία του υποστρώματος είναι σημαντικά χαμηλότερη από τη θερμοκρασία στόχου, το αέριο - σωματίδια στερεάς φάσης θα υποβληθεί σε άμεσο αέριο - μετάβαση στερεάς φάσης στην επιφάνεια του υποστρώματος. Είναι σημαντικό να τονίσουμε ότι όλα τα παραπάνω βήματα της διαδικασίας πρέπει να ολοκληρωθούν σε ένα περιβάλλον υψηλού κενού. Εάν το κενό είναι ανεπαρκές, τα εξατμισμένα σωματίδια θα συγκρουστούν συχνά με τα υπολειπόμενα μόρια αερίου, τα οποία όχι μόνο θα οδηγήσουν στη μόλυνση του στρώματος της μεμβράνης με ακαθαρσίες για να σχηματίσουν οξείδια, αλλά επίσης μπορεί να είναι δύσκολο να σχηματιστούν ομοιόμορφη και πυκνή δομή φιλμ λόγω της διάσπασης των μορίων αερίου. Η εξάτμιση κενού έχει χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή λεπτών μεμβρανών για δεκαετίες και είναι πολύ ευέλικτη.

Τα τελευταία χρόνια, προκειμένου να ανασταλούν ή να αποφευχθεί η χημική αντίδραση μεταξύ των πρώτων υλών και των εμπορευματοκιβωτίων σε υψηλές θερμοκρασίες, έχουν γίνει πολλές βελτιώσεις στις σταυροειδείς και τις μεθόδους θέρμανσης, όπως: χρησιμοποιώντας θερμότητα υψηλής τήξης - ανθεκτικό κεραμικό νιτρικό βόριο. Χρησιμοποιώντας μια δέσμη ηλεκτρονίων ή λέιζερ ως πηγή θέρμανσης, μια μικρή περιοχή της επιφάνειας της πρώτης ύλης θερμαίνεται έτσι ώστε η περιοχή να φτάσει σε υψηλή θερμοκρασία αμέσως.

Σε απόκριση των αυξανόμενων απαιτήσεων για την απόδοση της λειτουργικής μεμβράνης, χρησιμοποιούνται οι μέθοδοι εξάτμισης και διαδοχικών μεθόδων εξάτμισης και διαδοχικών μεθόδων εξάτμισης με σύνθετες συνθέσεις ή πολλαπλές μεθόδους σύνθεσης στρώματος.

Επιπλέον, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια μέθοδο εξάτμισης αντίδρασης για σύνθετες μεμβράνες που είναι επιρρεπείς σε διαχωρισμό συστατικών κατά τη διάρκεια της εξάτμισης.

Η μέθοδος εξάτμισης κενού έχει τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους, του απλού εξοπλισμού και της εύκολης λειτουργίας και ο μηχανισμός ανάπτυξης της μεμβράνης που εναποτίθεται με αυτή τη μέθοδο είναι απλός, η καθαρότητα του φιλμ είναι υψηλή, το πάχος του φιλμ είναι ακριβές και ελεγχόμενο και μπορούν να ληφθούν καθαρά γραφικά με τη χρήση της πλάκας μάσκας. Το κύριο μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι η κινητική ενέργεια του αερίου - φάσης που παράγονται με θερμική εξάτμιση είναι χαμηλότερη από εκείνη της εναπόθεσης ψεκασμού και ο δεσμός μεταξύ του υποστρώματος και του υποστρώματος μετά από - στερεοποίηση είναι ασθενής, το οποίο μπορεί να βελτιωθεί με τη θέρμανση του υποστρώματος.

Μέθοδος εναπόθεσης ψεκασμού

Η τεχνολογία εναπόθεσης ψεκασμού είναι ένας σημαντικός κλάδος της τεχνολογίας φυσικής εναπόθεσης ατμών (PVD). Λειτουργεί με τη χρήση ενεργειακής ενέργειας ραδιοσυχνοτήτων ή δέσμης λέιζερ για να ενεργοποιήσει τα σπάνια αέρια (AR, O2, N2, κλπ.) Στο θάλαμο κενού για να σχηματίσουν υψηλό πλάσμα- ενέργεια. Τα ιόντα σε αυτά τα πλάσματα επιταχύνουν τον βομβαρδισμό της επιφάνειας στόχου κάτω από τη δράση του ηλεκτρικού πεδίου και τα άτομα στόχου αποκτούν επαρκή ενέργεια για να απομακρυνθούν από τη δουλεία πλέγματος μέσω της μεταφοράς κινητικής ενέργειας και στη συνέχεια μεταναστεύουν σε αέρια μορφή και κατάθεση στην επιφάνεια του υποστρώματος για να σχηματίσουν μια λεπτή μεμβράνη.

Η τεχνολογία εναπόθεσης ψεκασμού που χρησιμοποιείται επί του παρόντος περιλαμβάνει κυρίως ψεκασμό διόδων, τριπλό ψεκασμό, αντιδραστικό ψεκασμό και ψεκασμό με μαγνητρόνιο, μεταξύ των οποίων εμφανίζονται στο σχήμα η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία εναπόθεσης λεπτών μεμβρανών και ο εξοπλισμός και ο εξοπλισμός και η αρχή του.

Αυτή η τεχνολογία κατασκευάζει ένα κλειστό μαγνητικό πεδίο σε ένα θάλαμο κενού και η κατεύθυνσή του παράλληλα με την επιφάνεια στόχου μπορεί να περιορίσει το πλάσμα και τα δευτερεύοντα ηλεκτρόνια στην περιοχή κοντά στον στόχο, ενισχύοντας την αποτελεσματικότητα ιονισμού του αργού. Αυτή η επίδραση μαγνητικού περιορισμού μπορεί ταυτόχρονα να αυξήσει ταυτόχρονα τον αριθμό των υψηλών σωματιδίων ενέργειας - και την επίτευξη σημαντικής αύξησης του ρυθμού εναπόθεσης των λεπτών μεμβρανών.

Λόγω του υψηλού ποσοστού σχηματισμού φιλμ, τα άτομα δεν έχουν αρκετό χρόνο για να μεταναστεύσουν στη χαμηλότερη ενεργειακή θέση στο κρυσταλλικό πλέγμα, έτσι οι ταινίες ημιαγωγών που παρασκευάζονται χρησιμοποιώντας ψεκασμό μαγνητρόνης έχουν γενικά υψηλή πυκνότητα ελαττωμάτων.

Ωστόσο, αυτή η τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατάθεση μεγάλων περιοχών λεπτών μεμβρανών και μπορεί να επιτύχει ακριβή έλεγχο του πάχους του φιλμ μέσω ταλαντωτών κρυστάλλων χαλαζία.

Μέθοδος απόθεσης χημικών λουτρών

Η πρώιμη ταινία των ενώσεων αλάτων μολύβδου που κατατίθενται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο CBD είναι PBS, που χρονολογείται από την εποχή του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου. Στη δεκαετία του εξήντα του περασμένου αιώνα, αυτή η τεχνολογία έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για την κατάθεση ταινιών PBSE. Το σχηματικό διάγραμμα των κοινών συσκευών και αρχών αντιδραστήρων CBD παρουσιάζεται στο σχήμα:

Υπό ορισμένες συνθήκες, ο πρόδρομος υφίσταται αντίδραση υδρόλυσης για την παραγωγή Pb 2+ και SE2- στο διάλυμα και όταν η συγκέντρωση αυτών των δύο ιόντων αυξάνεται για να υπερβεί τη σταθερά του προϊόντος συγκέντρωσης διαλύματος, η καθίζηση PBSE θα δημιουργηθεί από το διάλυμα για να σχηματίσει μια μεμβράνη PBSE.

Οι πηγές PB 2+ είναι συνήθως Pb (NO3) 2 και Pb (CH3COO) 2 και οι πηγές SE2-ιόν είναι (NH2) 2CSE και Na2Seso3.

0040-02544 Άνω Σώμα, DPS Metal

Η τεχνολογία πυρήνα της τεχνολογίας CBD για την εναπόθεση λεπτών μεμβρανών είναι η ρύθμιση της αντίδρασης υδρόλυσης των προδρόμων και ο έλεγχος του ρυθμού εναπόθεσης και της ποιότητας του σχηματισμού φιλμ των μεμβράνων PBSE ελέγχοντας τη συγκέντρωση των προδρόμων, του ρΗ, της θερμοκρασίας αντίδρασης, του χρόνου αντίδρασης και άλλων παραμέτρων διεργασίας.

Η διαδικασία CBD είναι η κύρια μέθοδος για την παρασκευή ταινιών PBSE λόγω της απλής συσκευής, του σχηματισμού γρήγορης μεμβράνης, του χαμηλού κόστους της διαδικασίας και του εύκολου ελέγχου της αντίδρασης.

Επιπλέον, αντιδρά συνήθως σε θερμοκρασίες κάτω από 100 βαθμούς και είναι ιδιαίτερα συμβατό με τα υλικά του υποστρώματος.