Узнайте о технологии подготовки тонкой пленки в одной статье

УчитьсяAпоступокTхитFilmPвозмещениеTЭхнология вOсеверо -восточныйArticle

Тонкопленок Эпитаксиальный рост является ключевым методом подготовки материала, который широко используется в полупроводниковых устройствах, оптоэлектронике и нанотехнологиях.

Этот процесс включает в себя осаждение атомов или молекул материала слоя по слою на поверхности субстрата, чтобы сформировать пленку с определенными свойствами и структурой, поэтому процесс его роста напрямую влияет на структуру пленки и ее конечные свойства.

По сравнению с объемными материалами, тонкие пленки имеют характеристики легкой подготовки, легкой модификации и низкой стоимости. В то же время, Thin - пленка - на основе устройств меньше по массе и размеру, и их легче интегрировать с Si - CMOS и Micro - Electro - Механическая система (MEMS).

В настоящее время технология подготовки тонких пленок в основном включает в себя распылительное осаждение, испарение вакуума, эпитаксию молекулярного луча (MBE), химическое осаждение ванны (CBD) и другие методы.

0020-33806 Верхняя камера DPS + Poly

Метод вакуумного испарения

Вакуумное испарение - это метод нагревающего сырья (также известного как мишени) в контейнере из испарителя в вакуумной камере, сублимируя их атомы или молекулы с образованием пара, перенося их на поверхность твердого субстрата с более низкой температурой, а затем повторно - конденсируя их в тонкую пленку. Оборудование для вакуумного испарения в основном включает в себя вакуумную камеру, источник испарения или нагреватель испарения, подложку, нагреватель подложки и термометр. Обычно температура плавления материала, нанесенное термическим испариванием, должна быть ниже 1500 градусов, а скорость испарения корректируется с помощью количества нагревательного тока в процессе осаждения. Чтобы обеспечить однородность композиции и толщины испаренной пленки и повторяемости процесса испарения, также необходимо дополнительно оборудовать вращающийся таблицу подложки и систему мониторинга чардной части частичной пленки. Вакуумное испарительное покрытие состоит из трех основных процессов, как показано на рисунке:

Принимая электронное испарение в качестве примера, во -первых, фазовая цель твердого вещества - преобразуется в фазу пара при высокой температуре.

Then, the vaporized atoms or molecules are transported between the evaporation source and the substrate, and the number of collisions between the gas-phase particles and the residual gas molecules in the vacuum chamber during flight is directly affected by the vacuum℃and the distance between the target and the substrate, which determines the average free path of the evaporated atoms.The final stage of film formation involves the deposition of Vapor - Фазовые частицы на поверхности субстрата, которая включает в себя ключевые шаги, такие как Vapor - фазовая конденсация материала, образование центра нуклеации, рост зарождения и, наконец, образование непрерывной пленки.

Поскольку температура субстрата значительно ниже, чем целевая температура, газовые - твердые частицы с твердым фазовым переходом будут подвергаться прямому газому переходу- на поверхности подложки. Важно подчеркнуть, что все вышеперечисленные этапы процессов должны быть выполнены в высокой вакуумной среде. Если вакуум недостаточен, испаренные частицы часто сталкиваются с остаточными молекулами газа, что не только приведет к загрязнению слоя пленки примеси с образованием оксидов, но также может быть трудно образовать однородную и плотную пленку из -за эффекта рассеяния молекул газа, кроме того, мишень также может быть окислена и сожжена при высоких температурах. Вакуумное испарение использовалось для производства тонких пленок на протяжении десятилетий и очень универсально.

В последние годы, чтобы ингибировать или избежать химической реакции между пленочным сырью и контейнерами при высоких температурах, было сделано множество улучшений в раствор и методы нагревания, такие как: использование высокого тепла с высокой температурой плавления -, устойчивых к нитриду бора. Используя электронный луч или лазер в качестве источника нагрева, небольшая площадь поверхности сырья нагревается, так что площадь мгновенно достигает высокой температуры.

В ответ на увеличение требований к производительности функциональной пленки, Multi - Source Co - Методы испарения и последовательного испарения используются для изготовления составных пленок со сложными композициями или мульти - составных пленок слоя.

Кроме того, исследователи разработали метод испарения реакции для составных пленок, которые подвержены сегрегации компонентов во время испарения.

Метод вакуумного испарения имеет преимущества низкого затрат, простого оборудования и простой работы, а механизм роста пленки, нанесенный этим методом, проста, чистота пленки высока, толщина пленки точная и контролируемая, а четкая графика может быть получена с помощью маски. Основным недостатком этого метода является то, что кинетическая энергия газа - фазы атомов, полученных в результате термического испарения, ниже, чем у отложения распыления, и связь между подложкой и подложкой после re - затвердевает слабой, что может быть улучшено путем нагрева подложки.

Метод осаждения распыления

Технология осаждения распыления является важной ветвью технологии физического осаждения из паров (PVD). Он работает с использованием радиочастотной энергии или лазерных лучей для активации разреженных газов (AR, O2, N2 и т. Д.) В вакуумной камере, чтобы сформировать высокую плазму-. Ионы в этих плазмах ускоряют бомбардировку целевой поверхности под действием электрического поля, а атомы мишени получают достаточную энергию, чтобы отрываться от рабства решетки посредством переноса кинетической энергии, а затем мигрируют в газообразной форме и откладывают на поверхности подложки, образуя тонкую пленку.

Технология осаждения распыления, используемая в основном в основном, включает в себя распыление диодов, разбросание в течение штата, реактивное распыление и магнетроновое распыление, среди которых магнетроновое распыление является наиболее широко используемой и наиболее промышленно развитой технологией распыления тонкой пленки, а его оборудование и принцип показаны на рисунке.

Эта технология создает закрытое магнитное поле в вакуумной камере, и ее направление, параллельное поверхности цели, может ограничить плазму и вторичные электроны в область вблизи цели, повышая эффективность ионизации аргона. Этот магнитный эффект ограничения может одновременно увеличить количество заряженных частиц энергии- и их кинетической энергии в плазме, тем самым значительно усиливая эффект бомбардировки высокого уровня {{2} энергетических частиц на поверхности размахивающей цели и достигая значительного увеличения скорости осаждения тонких фильмов.

Из -за высокой скорости образования пленки у атомов не хватает времени, чтобы мигрировать в самую низкую энергетическую позицию в кристаллической решетке, поэтому полупроводниковые пленки, приготовленные с использованием магнетронного распыления, обычно имеют высокую плотность дефектов.

Тем не менее, этот метод может быть использован для отложения больших площадей тонких пленок и может достичь точного контроля толщины пленки через кварцевые кристаллические генераторы.

Метод осаждения химической ванны

Самая ранняя пленка солевых соединений, нанесенных с использованием метода CBD, - это PBS, начиная с эпохи Второй мировой войны. В шестидесятые годы прошлого века эта технология широко использовалась для сдачи фильмов PBSE. Схематическая схема общих устройств реактора CBD и принципов показана на рисунке:

При определенных условиях предшественник подвергается реакции гидролиза, чтобы получить Pb 2+ и SE2- в растворе, и когда концентрация этих двух ионов увеличивается, чтобы превышать константу концентрации концентрации раствора, будет генерировать осаждение PBSE из раствора с образованием пленки PBSE.

Источниками Pb 2+ обычно являются Pb (NO3) 2 и PB (CH3COO) 2, а источниками SE2-иона являются (NH2) 2CSE и NA2SESO3.

0040-02544

Основная технология технологии CBD для отложения тонких пленок заключается в регулировании реакции гидролиза предшественников, а также контроль скорости осаждения и качества формирования пленки пленок PBSE путем контроля концентрации предшественников, pH, температуры реакции, времени реакции и других параметров процесса.

Процесс CBD является основным методом подготовки пленок PBSE из -за его простого устройства, быстрого образования пленки, низкой стоимости процесса и легкого контроля реакции.

Кроме того, он обычно реагирует при температуре ниже 100 градусов и очень совместим с субстратными материалами.