Spoznajte tehnologijo za premazovanje in metode testiranja v enem članku

Ta postopek vključuje odlaganje atomov ali molekul materialne plasti s plastjo na površini substrata, da tvori tanek film s specifičnimi lastnostmi in strukturo, tako da njegov proces rasti neposredno vpliva na strukturo filma in njegove končne lastnosti.

Kinetika epitaksialne rasti tankih filmov opisuje razvoj različnih dinamičnih sprememb v procesu rasti tankih filmov, ki vključujejo več ključnih povezav, kot so površinska difuzija, adsorpcija, desorpcija in agregacija. Interakcija med temi povezavami vpliva na strukturo, morfologijo in lastnosti filma.

Ko se atomi ali molekule ustrelijo na podlagi, trčijo v površino podlage, zaradi česar se odbija en del, drugi del pa ostane na površini.

0200-00435 zgornji obroč, silicij

Na atome in molekule, ki ostanejo na površini, vplivajo njihova lastna energija in temperatura podlage, površinska difuzija in migracija pa se pojavita. Nekateri so odmaknjeni s površine, druge pa delno adsorbirajo površino pri visokih temperaturah, da tvorijo kondenzate. Celoten postopek kondenzacije vključuje korake, kot so tvorba jedra, tvorba otokov, združevanje in rast, vrhunec pri tvorbi neprekinjenega tankega filma.

Kakovostni epitaksialni filmi so osnova za izdelavo dobrih naprav in za uresničitev izdelave visokozmogljivih naprav je treba pri izbiri tehnologij rasti, da dosežemo natančen nadzor in visoko kakovostno rast filmov, upoštevati lastnosti materialov, pogojev rasti in drugih dejavnikov.

Tu je nekaj običajnih tehnik epitaksijskih tankih filmov:

0200-00417 Vstavite prstan, silikon 150mm, plosko.

Tehnologija brizganja Magnetron

Magnetron škropljenje je metoda fizičnega nalaganja. Ta vrsta opreme ima razmeroma preprosto strukturo, je enostavno nadzorovati rast tankih filmov s prilagajanjem parametrov in je primerna za pripravo nekoliko večjih filmskih materialov, ta tehnologija pa se pogosto uporablja v industriji in laboratorijih.

Shematski diagram je prikazan spodaj, predvsem s pospeševanjem elektronov pod delovanjem električnega polja, ki zadene atom AR in ionizira atom AR v AR+ in elektrone.

Ko so hitri argonski ioni zadeli tarčo, ciljni atomi pridobijo dovolj zagona, da se oddaljijo od cilja in padejo na substrat, da tvorijo gost film. Tehnologija brizganja magnetrona je razdeljena na DC brizganje in radiofrekvenčno brizganje. Na splošno, ko je tarča material s slabo prevodnostjo, kot so polprevodniki in keramika, je trenutni vir, povezan s ciljem, radiofrekvenčno napajanje; Ko je cilj AU, TI in drugi kovinski materiali, je priključeni napajalnik vir DC.

Kemična odlaganje hlapov organometalnih spojin

MOCVD je metoda kemoepitaksialne rasti. Od 60. leta 20. stoletja so to tehnologijo predlagali Manasevit in drugi podjetja Rockwell Company v ZDA in zdaj je postala glavna tehnologija za množično pripravo polprevodniških tankih filmov. S prevozom reaktantov v komoro skozi nosilni plin in v ustreznih pogojih je bila posneta kemična reakcija, je primer priprava filmov Ga2O3 kot primer:

The metal-organic source is triethylgallium (TEGa), oxygen is used as the reaction gas, and the inert gas argon is used as the carrier gas, and the metal-organic reaction source required for the experiment is transmitted to the reaction chamber in the form of gas through the carrier gas, and mixed with the oxygen in the reaction chamber, and finally the thermal decomposition reaction occurs on the high-temperature substrate to form a Kakovosten epitaksialni film po natančnem nadzoru deleža plina.

Reakcijski pretok MOCVD je naslednji:

Tehnologija MOCVD ima naslednje značilnosti:

Pripravimo lahko široko paleto materialov: lahko ga uporabimo za pripravo skoraj vseh sestavljenih polprevodniških materialov, kot so silikoni, nitridi, oksidi itd. Zato je ta tehnologija postala zelo pomembna tehnologija pripravljanja tankih filmov v polprevodniški industriji.

2. Stopnja rasti je nenehno nastavljiva v širokem razponu in je primerna za rast ultra tankih plasti sestavljenih filmov. S prilagajanjem in nadzorom pretoka toka reaktanta plina je mogoče med uporabo te tehnologije enostavno prilagoditi parametre, kot sta hitrost rasti filma in koncentracija dopinga. Poleg tega, ker lahko reakcijski plin v reakcijski komori kadar koli preklopi, lahko ta tehnologija postane material očiten vmesnik med heteroepitaksialno rastjo, kar je prikazano pri pripravi zapletenih heterostruktur.

3. Film, ki ga pripravi, ima dobro čistost in enotnost, visoko ponovljivost in visoko stopnjo avtomatizacije opreme, kar omogoča množično proizvodnjo velikega območja in je primeren za industrijsko proizvodnjo.

4. Nadzor v Situ nadalje zagotavlja kakovost in delovanje filma med procesom rasti. MOCVD Technology s svojimi edinstvenimi prednosti in značilnostmi zavzema pomemben položaj na področju priprave tankih filmov polprevodnikov in nudi močno podporo znanstvenim raziskavam in industrijskim aplikacijam.

Sistem laserskega molekularnega žarka Epitaxy

Laserski molekularni žarek Epitaxy (LMBE) se je začel razvijati v 90. letih prejšnjega stoletja, nova tehnologija za oblikovanje visoko natančnosti, LMBE ne samo podeduje prednosti visoke učinkovitosti, fleksibilnosti in primernih za različne materiale pri pripravi PLD, ampak tudi uresničuje natančno regulacijo rasti filma z uvedbo v-sitU v siti-situ, ki se uvaja v realno-sitU v situ, ki se uveljavlja v siti-situ, ki se uveljavlja v siti-situ, ki se uveljavlja v siti-situ, pa v uvod v realno spremljanje v situ, ki se uvaja v realno-čas, ki se ukvarja s pomočjo realnega nadzora.

Ta tehnologija spremljanja v realnem času omogoča raziskovalcem, da v realnem času opazujejo status rasti filma in pravočasno prilagodijo parametre rasti, da se zagotovi, da sta kakovost in uspešnost filma v najboljših močeh.

According to the characteristics of LMBE, this technology can be used to grow semiconductor superlattice materials, and is also suitable for the growth of multi-element, high-melting, and complex layered thin films, such as superconductors, optical crystals, ferroelectrics, piezoelectrics, ferromagnets, and organic polymers.

Poleg tega lahko ta metoda izvede tudi osnovne raziskave ustrezne interakcije z lasersko smeri ter fiziko in kemijo procesa oblikovanja filma. Osnovno načelo LMBE je, da uporabite visokoenergetski laser za zadetek cilja, tako da bodo atomi na tarči padli, dosegli substrat, nukleat na površini podlage in se še naprej združili in se postopoma razširili v celoten film.

Shematski diagram sistema laserskega molekularnega žarka je prikazan na spodnji sliki.

Ta epitaksialna metoda ima naslednje značilnosti:

1. Visoka ločljivost tanke filmske strukture: Hitrost rasti je počasna, na splošno približno en atomski sloj na sekundo, zato ima film epitaksialni s to metodo rasti enakomerno kakovost in odlično kristalnost, ki je zelo primerna za rast presežkov in drugih tankih filmov, ki jih je treba natančno nadzorovati.

2. Proces rasti se izvaja v zelo visokih vakuumskih pogojih, kar lahko doseže epitaksialno rast z visoko čistočo.

3. Proces rasti in hitrost rasti je mogoče strogo nadzorovati in jih lahko spremljata RHEED, tako da je mogoče doseči spremljanje v realnem času za natančen nadzor nad debelino rasti filma.

4. Tehnike karakterizacije tankih filmov običajno uporabljajo XRD, SEM, TEM, Atomsko silo mikroskopijo (AFM), rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo (XPS) in ultravijolično vidno absorpcijsko spektroskopijo, da določijo kristalno kakovost kristalne kakovosti, herfološke značilnosti in napake.

(1) rentgenski difraktometer

XRD je sredstvo za preučevanje kristalne strukture in analizo sestave materialov. Glavno delovno načelo je, da uporabimo žarek rentgenskih žarkov za obsevanje površine kristalne strukture, ki jo je treba izmeriti, ker sta si podobna rentgenska žarka in površinski razmik v kristalu, zato se bo pojavil pojav motenj in povzročil močne difrakcijske obrobe. Razmerje difrakcije izpolnjuje formulo difrakcije Bragg:

Ta preskusna metoda se pogosto uporablja v fiziki kondenziranih snovi, znanosti o materialih, mineralogiji in drugih področjih, ker je priročna in hitra in ne povzroča škode materiala.

 

(2) mikroskopija atomske sile

AFM lahko analizira strukturo in hrapavost trdnih materialnih površin. Delovno načelo AFM je v glavnem uporabiti sondo, da se v celoti obrne na atome na površini vzorca, ki ga je treba izmeriti, in za prikaz atomske sile med sondo in površinskimi atomi z analizo ločljivosti nanometra.

(3) Skeniranje elektronske mikroskopije

Uporaba SEM v polprevodnikih je predvsem za opazovanje površinske rasti vzorcev, presek SEM pa lahko opazuje analizo rasti in debelino večplastnih vzorcev. Osnovno načelo je, da uporabite žarek elektronov za ustvarjanje povečane slike vzorca, skenirajte vzorec z osredotočenim snopom elektronov in nato preizkusite sekundarne elektrone/zadnje elektrone, ustvarjene na površini vzorca za slikanje.

(4) Prenosna elektronska mikroskopija

TEM se uporablja predvsem za slikanje vzorcev z visoko magnifikacijo. Osnovno načelo je, da se elektroni, ki jih oddaja elektronska pištola, pospešijo pri visokem tlaku, kar je približno 100-400 kV, nato pa se na vzorec osredotoči na kondenzator. Vzorec mora biti dovolj tanek, da lahko elektroni preidejo skozi. Prenovljeni elektroni tvorijo difrakcijski vzorec v zadnji goriščni ravnini in povečano mikroskop v ravnini slike.

Z drugimi lečami lahko na fosforne zaslone projiciramo mikroskopske slike in difrakcijske vzorce za opazovanje ali elektrofotografsko dokumentacijo. Vzorec difrakcije, pridobljen s to metodo, lahko da strukturne informacije o vzorcu. V skenirajočem prenosnem elektronskem mikroskopu (STEM) se za skeniranje preskusnega vzorca uporablja snop s premerom približno 0. 1 nm, objektivni leča pa zazna prevožene elektrone na vseh točkah, ki jih skenira žarek, in ustreza pritrjenemu območju na zadnji goriščni ravnini.

Primarni elektroni v STEM ustvarjajo tudi sekundarne elektrone, zadnje razpršene elektrone, rentgenske žarke in svetlobo nad vzorcem, tako kot v SEM. Neelastično razprševanje elektronov pod vzorcem se lahko uporabi za analizo izgube energije elektronov. Zaradi tega je naprava pravi analitični elektronski mikroskop, TEM z visoko ločljivostjo (HTEM) pa lahko daje strukturne informacije o vrstnem redu atomov, znanih tudi kot slikanje rešetk. To je pomembno sredstvo za analizo vmesnikov, zlasti pri razvoju polprevodniških integriranih vezij.

(5) rentgenska fotoelektronska spektroskopija

XPS je močna tehnika površinske analize, ki jo je mogoče uporabiti za preučevanje površinske kemije trdnih materialov. Ko rentgenski žarki obsevajo površino materiala, se pobegljive fotoelektrone nato zajamejo s posebno opremo za zaznavanje v sistemu XPS. Z merjenjem energije in količine teh fotoelektronov je mogoče pridobiti veliko informacij o površinskih elementih materiala. Na primer, različni elementi imajo različne energije vezave elektronov, zato je z analizo porazdelitve energije fotoelektronov mogoče določiti vrsto elementa na površini materiala. Pridobljeni rezultati podatkov se lahko uporabijo kot abscisa z elektronsko vezavno energijo kot abscisa in relativno intenzivnostjo kot ordinacija, da za analizo informacij vzorčnega elementa nariše fotoelektronski spekter materiala.

(6) UV-Vis absorpcijska spektroskopija

Molekula snovi ima sposobnost absorbiranja elektromagnetnih valov iz ultravijoličnega v vidno območje (na splošno 190-800 nm), kar ima za posledico prehod njegovih valenčnih elektronov iz osnovnega stanja v vzburjeno, kar je ultraviolet-vidno absorpcijsko spekter. Z analizo podatkov iz spektra UV-Vis lahko dobimo glavne absorpcijske pasove materiala. V kombinaciji s formulo TAUC je sklenjena širina vrzeli materiala.