Yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda fotolitografiya va o'yib ishlov berish eng ko'p tilga olinadigan jarayonlar bo'lsa-da, epitaksial yoki yupqa plyonkali cho'ktirish texnikalari ham bir xil darajada muhimdir. Ushbu maqolada chip ishlab chiqarishda qo'llaniladigan bir nechta keng tarqalgan yupqa plyonkali cho'ktirish usullari, jumladan, taqdim etiladi.MOCVD, magnetronli purkashvaPECVD.
Nima uchun yupqa plyonkali jarayonlar chip ishlab chiqarishda muhim ahamiyatga ega?
Misol uchun, oddiy pishirilgan yassi nonni tasavvur qiling. Uning o'zi yoqimsiz ta'mga ega bo'lishi mumkin. Biroq, sirtini turli xil souslar bilan surtish orqali - masalan, sho'r loviya pastasi yoki shirin solod siropi - siz uning ta'mini butunlay o'zgartirishingiz mumkin. Bu ta'mni kuchaytiruvchi qoplamalar o'xshash...yupqa plyonkalaryarimo'tkazgichli jarayonlarda, yassi nonning o'zi esa ... ni ifodalaydisubstrat.
Chip ishlab chiqarishda yupqa plyonkalar ko'plab funktsional rollarni bajaradi - izolyatsiya, o'tkazuvchanlik, passivatsiya, yorug'likni yutish va boshqalar - va har bir funksiya o'ziga xos cho'ktirish texnikasini talab qiladi.
1. Metall-organik kimyoviy bug'larni cho'ktirish (MOCVD)
MOCVD yuqori sifatli yarimo'tkazgichli yupqa plyonkalar va nanostrukturalarni joylashtirish uchun ishlatiladigan juda ilg'or va aniq texnikadir. U LEDlar, lazerlar va quvvat elektronikasi kabi qurilmalarni ishlab chiqarishda muhim rol o'ynaydi.
MOCVD tizimining asosiy komponentlari:
- Gaz yetkazib berish tizimi
Reaktivlarni reaksiya kamerasiga aniq kiritish uchun javobgar. Bunga quyidagilarning oqimini boshqarish kiradi:
-
Tashuvchi gazlar
-
Metall-organik prekursorlar
-
Gidrid gazlari
Tizim o'sish va tozalash rejimlari o'rtasida almashinish uchun ko'p yo'nalishli klapanlarga ega.
-
Reaksiya kamerasi
Haqiqiy moddiy o'sish sodir bo'ladigan tizimning yuragi. Komponentlarga quyidagilar kiradi:-
Grafit ushlagichi (substrat ushlagichi)
-
Isitgich va harorat sensorlari
-
In-situ monitoringi uchun optik portlar
-
Avtomatik plastinkalarni yuklash/tushirish uchun robot qo'llar
-
- O'sishni nazorat qilish tizimi
Dasturlashtiriladigan mantiqiy kontrollerlar va asosiy kompyuterdan iborat. Ular cho'ktirish jarayonida aniq monitoring va takrorlanuvchanlikni ta'minlaydi. -
In-joy monitoringi
Pirometrlar va reflektometrlar kabi asboblar quyidagilarni o'lchaydi:-
Film qalinligi
-
Sirt harorati
-
Substrat egriligi
Bular real vaqt rejimida fikr-mulohaza va sozlash imkonini beradi.
-
- Egzozni tozalash tizimi
Xavfsizlik va atrof-muhitga moslikni ta'minlash uchun toksik yon mahsulotlarni termik parchalanish yoki kimyoviy kataliz yordamida qayta ishlaydi.
Yopiq ulangan dush kallagi (CCS) konfiguratsiyasi:
Vertikal MOCVD reaktorlarida CCS dizayni gazlarni dush boshi konstruktsiyasidagi o'zgaruvchan nozullar orqali bir tekisda yuborish imkonini beradi. Bu erta reaksiyalarni minimallashtiradi va bir tekis aralashtirishni kuchaytiradi.
-
Theaylanuvchi grafit susseptorigazlarning chegara qatlamini bir xillashtirishga yordam beradi va plastinka bo'ylab plyonka bir xilligini yaxshilaydi.
2. Magnetronli purkash
Magnetronli purkash - bu yupqa plyonkalar va qoplamalarni, ayniqsa elektronika, optika va keramika sohalarida cho'ktirish uchun keng qo'llaniladigan fizik bug' cho'ktirish (PVD) usuli.
Ish printsipi:
-
Maqsadli material
Cho'ktiriladigan manba materiali — metall, oksid, nitrid va boshqalar — katodga o'rnatiladi. -
Vakuum kamerasi
Jarayon ifloslanishni oldini olish uchun yuqori vakuum ostida amalga oshiriladi. -
Plazma hosil qilish
Inert gaz, odatda argon, plazma hosil qilish uchun ionlanadi. -
Magnit maydonni qo'llash
Magnit maydon ionlanish samaradorligini oshirish uchun elektronlarni nishonga yaqin joyda ushlab turadi. -
Püskürtme jarayoni
Ionlar nishonni bombardimon qiladi, kameradan o'tib, substratga tushadigan atomlarni siqib chiqaradi.
Magnetronli purkashning afzalliklari:
-
Yagona plyonkali qatlamkatta maydonlar bo'ylab.
-
Murakkab birikmalarni cho'ktirish qobiliyati, qotishmalar va keramikalarni o'z ichiga oladi.
-
Sozlanishi mumkin bo'lgan jarayon parametrlariqalinligi, tarkibi va mikrotuzilmasini aniq nazorat qilish uchun.
-
Yuqori sifatli filmkuchli yopishish va mexanik kuchga ega.
-
Keng materiallar mosligi, metallardan oksidlar va nitridlargacha.
-
Past haroratli ishlash, haroratga sezgir substratlar uchun mos.
3. Plazma bilan kuchaytirilgan kimyoviy bug'lanish (PECVD)
PECVD kremniy nitridi (SiNx), kremniy dioksidi (SiO₂) va amorf kremniy kabi yupqa plyonkalarni cho'ktirish uchun keng qo'llaniladi.
Printsip:
PECVD tizimida oldingi gazlar vakuum kamerasiga kiritiladi, bu yerda aporlash plazmasiyordamida yaratiladi:
-
RF qo'zg'alishi
-
DC yuqori kuchlanish
-
Mikroto'lqinli yoki impulsli manbalar
Plazma gaz fazasidagi reaksiyalarni faollashtiradi, bu esa substratda yupqa plyonka hosil qilish uchun to'planadigan reaktiv turlarni hosil qiladi.
Cho'ktirish bosqichlari:
-
Plazma hosil bo'lishi
Elektromagnit maydonlar ta'sirida prekursor gazlar ionlashib, reaktiv radikallar va ionlarni hosil qiladi. -
Reaksiya va transport
Bu turlar substrat tomon harakatlanayotganda ikkilamchi reaksiyalarga kirishadi. -
Sirt reaksiyasi
Substratga yetib borgach, ular adsorbsiyalanadi, reaksiyaga kirishadi va qattiq plyonka hosil qiladi. Ba'zi qo'shimcha mahsulotlar gazlar sifatida ajralib chiqadi.
PECVD afzalliklari:
-
Ajoyib bir xillikplyonka tarkibi va qalinligi bo'yicha.
-
Kuchli yopishishhatto nisbatan past cho'kma haroratida ham.
-
Yuqori cho'kish darajasi, bu uni sanoat miqyosida ishlab chiqarish uchun mos qiladi.
4. Yupqa plyonka tavsiflash usullari
Yupqa plyonkalarning xususiyatlarini tushunish sifat nazorati uchun juda muhimdir. Umumiy usullar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
(1) Rentgen difraksiyasi (RD)
-
MaqsadKristall tuzilmalarni, panjara konstantalarini va yo'nalishlarini tahlil qiling.
-
PrintsipBragg qonuniga asoslanib, rentgen nurlarining kristall material orqali qanday difraksiyalanishini o'lchaydi.
-
IlovalarKristallografiya, fazaviy tahlil, deformatsiyani o'lchash va yupqa plyonkani baholash.
(2) Skanerlovchi elektron mikroskopiya (SEM)
-
MaqsadSirt morfologiyasi va mikrotuzilmasini kuzating.
-
PrintsipNamuna yuzasini skanerlash uchun elektron nuridan foydalanadi. Aniqlangan signallar (masalan, ikkilamchi va orqaga sochilgan elektronlar) sirt tafsilotlarini ochib beradi.
-
IlovalarMaterialshunoslik, nanotexnologiya, biologiya va nosozliklarni tahlil qilish.
(3) Atom kuch mikroskopiyasi (AFM)
-
MaqsadAtom yoki nanometr o'lchamdagi tasvir sirtlari.
-
PrintsipO'tkir zond doimiy o'zaro ta'sir kuchini saqlab turganda sirtni skanerlaydi; vertikal siljishlar 3D topografiyani hosil qiladi.
-
IlovalarNanostruktura tadqiqotlari, sirt pürüzlülüğünü o'lchash, biomolekulyar tadqiqotlar.
Nashr vaqti: 2025-yil 25-iyun