Жартылай өткізгіштер өндірісінде фотолитография және ою ең жиі айтылатын процестер болғанымен, эпитаксиалды немесе жұқа қабықшалы тұндыру әдістері де маңызды. Бұл мақалада чип өндірісінде қолданылатын бірнеше кең таралған жұқа қабықшалы тұндыру әдістері, соның ішіндеMOCVD, магнетронды шашыратужәнеPECVD.
Неліктен чип өндірісінде жұқа қабықшалы процестер маңызды?
Мысал ретінде, қарапайым пісірілген нанның дәмін елестетіп көріңіз. Оның дәмі өздігінен жағымсыз болуы мүмкін. Дегенмен, бетін әртүрлі тұздықтармен, мысалы, тұзды бұршақ пастасымен немесе тәтті уыт сиропымен майлау арқылы оның дәмін толығымен өзгерте аласыз. Бұл дәм күшейтетін жабындар...жұқа пленкаларжартылай өткізгіш процестерде, ал жалпақ нанның өзі ... білдіредісубстрат.
Чиптерді жасауда жұқа қабықшалар көптеген функционалдық рөлдерді атқарады — оқшаулау, өткізгіштік, пассивация, жарықты сіңіру және т.б. — және әрбір функция белгілі бір тұндыру әдісін қажет етеді.
1. Металл-органикалық химиялық бу тұндыру (MOCVD)
MOCVD - жоғары сапалы жартылай өткізгіш жұқа пленкалар мен наноқұрылымдарды тұндыру үшін қолданылатын өте озық және дәл әдіс. Ол жарықдиодты шамдар, лазерлер және қуатты электроника сияқты құрылғыларды жасауда маңызды рөл атқарады.
MOCVD жүйесінің негізгі компоненттері:
- Газ жеткізу жүйесі
Реакция камерасына реагенттерді дәл енгізуге жауапты. Бұған мыналардың ағынын басқару кіреді:
-
Тасымалдаушы газдар
-
Металл-органикалық прекурсорлар
-
Гидридті газдар
Жүйеде өсу және тазарту режимдері арасында ауысуға арналған көп жақты клапандар бар.
-
Реакция камерасы
Нақты материалдық өсу жүретін жүйенің жүрегі. Құрамдас бөліктерге мыналар кіреді:-
Графит қабылдағыш (субстрат ұстаушы)
-
Қыздырғыш және температура сенсорлары
-
Орнында бақылауға арналған оптикалық порттар
-
Пластинаны автоматты түрде тиеу/түсіруге арналған роботтық қолдар
-
- Өсуді бақылау жүйесі
Бағдарламаланатын логикалық контроллерлерден және негізгі компьютерден тұрады. Бұлар тұндыру процесінде дәл бақылауды және қайталануды қамтамасыз етеді. -
Жергілікті мониторинг
Пирометрлер және рефлектометрлер сияқты құралдар өлшейді:-
Пленка қалыңдығы
-
Беткі температура
-
Субстраттың қисықтығы
Бұлар нақты уақыт режимінде кері байланыс пен түзетуді қамтамасыз етеді.
-
- Шығару жүйесін тазарту
Қауіпсіздікті және қоршаған ортаға сәйкестікті қамтамасыз ету үшін термиялық ыдырау немесе химиялық катализді қолдана отырып, улы қосалқы өнімдерді өңдейді.
Жабық душ басы (CCS) конфигурациясы:
Тік MOCVD реакторларында CCS дизайны газдарды душ басының құрылымындағы кезектесіп тұратын форсункалар арқылы біркелкі айдауға мүмкіндік береді. Бұл мезгілсіз реакцияларды азайтады және біркелкі араластыруды жақсартады.
-
Theайналмалы графит сусцепторыгаздардың шекаралық қабатын біртекті етуге көмектеседі, пластинадағы қабықшаның біркелкілігін жақсартады.
2. Магнетронды шашырату
Магнетронды тозаңдату - жұқа қабықшалар мен жабындарды, әсіресе электроникада, оптикада және керамикада кеңінен қолданылатын физикалық бу тұндыру (ФБТ) әдісі.
Жұмыс принципі:
-
Мақсатты материал
Тұндырылатын бастапқы материал – металл, оксид, нитрид және т.б. – катодқа бекітілген. -
Вакуумдық камера
Ластануды болдырмау үшін процесс жоғары вакуумда орындалады. -
Плазма генерациясы
Инертті газ, әдетте аргон, плазма түзу үшін иондалады. -
Магнит өрісін қолдану
Магнит өрісі иондану тиімділігін арттыру үшін электрондарды нысанаға жақын жерде шектейді. -
Шашырату процесі
Иондар нысананы бомбалайды, камера арқылы өтіп, субстратқа түсетін атомдарды ығыстырады.
Магнетронды бүркудің артықшылықтары:
-
Біркелкі пленка жапсыруүлкен аумақтар бойынша.
-
Кешенді қосылыстарды тұндыру мүмкіндігіқорытпалар мен керамиканы қоса алғанда.
-
Реттелетін процесс параметрлеріқалыңдығын, құрамын және микроқұрылымын дәл бақылау үшін.
-
Жоғары сапалы фильмкүшті адгезиямен және механикалық беріктікпен.
-
Кең материалдық үйлесімділікметалдардан оксидтер мен нитридтерге дейін.
-
Төмен температурада жұмыс істеу, температураға сезімтал негіздер үшін жарамды.
3. Плазмамен күшейтілген химиялық бу тұндыру (PECVD)
PECVD кремний нитриді (SiNx), кремний диоксиді (SiO₂) және аморфты кремний сияқты жұқа қабықшаларды тұндыру үшін кеңінен қолданылады.
Принцип:
PECVD жүйесінде прекурсорлық газдар вакуумдық камераға енгізіледі, мұндажарқыраған разряд плазмасыкөмегімен жасалады:
-
РФ қоздыруы
-
Тұрақты ток жоғары кернеуі
-
Микротолқынды немесе импульсті көздер
Плазма газ фазалық реакцияларды белсендіреді, жұқа қабықша түзу үшін субстратта тұнатын реактивті түрлерді түзеді.
Тұндыру қадамдары:
-
Плазманың түзілуі
Электромагниттік өрістермен қозған прекурсорлық газдар реактивті радикалдар мен иондарды түзу үшін иондалады. -
Реакция және тасымалдау
Бұл түрлер субстратқа қарай жылжыған кезде екінші реттік реакцияларға ұшырайды. -
Беттік реакция
Субстратқа жеткенде, олар адсорбцияланады, реакцияға түседі және қатты қабықша түзеді. Кейбір қосалқы өнімдер газ түрінде бөлінеді.
PECVD артықшылықтары:
-
Керемет біркелкілікпленка құрамы мен қалыңдығы бойынша.
-
Күшті адгезиятіпті салыстырмалы түрде төмен тұндыру температурасында да.
-
Тұндырудың жоғары деңгейі, бұл оны өнеркәсіптік көлемде өндіруге жарамды етеді.
4. Жұқа қабықша сипаттамаларын анықтау әдістері
Жұқа қабықшалардың қасиеттерін түсіну сапаны бақылау үшін өте маңызды. Жалпы әдістерге мыналар жатады:
(1) Рентгендік дифракция (РД)
-
МақсатыКристалдық құрылымдарды, тор тұрақтыларын және бағыттарын талдаңыз.
-
ПринципБрэгг заңына негізделген, рентген сәулелерінің кристалдық материал арқылы қалай дифракцияланатынын өлшейді.
-
ҚолданбаларКристаллография, фазалық талдау, деформацияны өлшеу және жұқа қабықшаны бағалау.
(2) Сканерлеуші электронды микроскопия (SEM)
-
МақсатыБеткі морфология мен микроқұрылымды бақылаңыз.
-
ПринципҮлгі бетін сканерлеу үшін электронды сәулені пайдаланады. Анықталған сигналдар (мысалы, екінші реттік және кері шашыраңқы электрондар) беттің бөлшектерін ашады.
-
ҚолданбаларМатериалтану, нанотехнология, биология және ақаулықтарды талдау.
(3) Атомдық күш микроскопиясы (АКМ)
-
МақсатыАтомдық немесе нанометрлік ажыратымдылықтағы кескін беттері.
-
ПринципӨткір зонд тұрақты өзара әрекеттесу күшін сақтай отырып, бетті сканерлейді; тік ығысулар 3D топографияны жасайды.
-
ҚолданбаларНаноқұрылымдарды зерттеу, беттік кедір-бұдырлықты өлшеу, биомолекулалық зерттеулер.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 25 маусым