Tinjauan Komprehensif ngeunaan Téhnik Déposisi Film Ipis: MOCVD, Magnetron Sputtering, sareng PECVD

Dina manufaktur semikonduktor, bari photolithography na etching mangrupakeun prosés nu pangseringna disebutkeun, epitaxial atawa téhnik déposisi pilem ipis anu sarua kritis. Artikel ieu ngenalkeun sababaraha métode déposisi film ipis umum dipaké dina fabrikasi chip, kaasupMOCVD, magnetron sputtering, jeungPECVD.

Naha Prosés Film Ipis Penting dina Pabrikan Chip?

Pikeun ngagambarkeun, bayangkeun hiji roti datar dipanggang polos. Dina sorangan, éta bisa jadi hambar. Sanajan kitu, ku brushing beungeut kalawan saos béda-kawas némpelkeun kacang gurih atawa sirop malt amis-anjeun sagemblengna bisa ngarobah rasa na. Palapis anu ningkatkeun rasa ieu sami sarengpilem ipisdina prosés semikonduktor, sedengkeun roti datar sorangan ngagambarkeunsubstrat.

Dina fabrikasi chip, film ipis ngalayanan sababaraha peran fungsi-insulasi, konduktivitas, passivation, nyerep cahaya, jsb-na unggal fungsi merlukeun téhnik déposisi husus.

1. Déposisi Uap Kimia Logam-Organik (MOCVD)

MOCVD mangrupikeun téknik anu canggih sareng tepat anu dianggo pikeun déposisi film ipis semikonduktor kualitas luhur sareng struktur nano. Éta maénkeun peran anu penting dina fabrikasi alat sapertos LED, laser, sareng éléktronika listrik.

Komponén konci Sistim MOCVD:

• Sistim Pangiriman Gas
  Tanggung jawab pikeun ngawanohkeun tepat réaktan kana kamar réaksi. Ieu kalebet kontrol aliran:

• Gas pembawa

• prékursor logam-organik

• Gas hidrida
  Sistem ieu ngagaduhan klep multi-arah pikeun ngagentos antara modeu pertumbuhan sareng ngabersihan.

• Kamar Réaksi
  Jantung sistem dimana tumuwuhna bahan sabenerna lumangsung. Komponén ngawengku:

  • Susceptor grafit (pemegang substrat)

  • Pemanas sareng sensor suhu

  • palabuhan optik pikeun monitoring in-situ

  • Leungeun robot pikeun ngamuat / ngabongkar wafer otomatis

• System Control Tumuwuh
  Diwangun ku Controllers logika programmable sarta komputer host. Ieu mastikeun pangimeutan anu tepat sareng kaulangan sapanjang prosés déposisi.

• In-situ Monitoring
  Alat sapertos pyrometer sareng reflectometer ngukur:

  • Kandel pilem

  • Suhu permukaan

  • Kelengkungan substrat
    Ieu ngaktifkeun eupan balik sareng adjustment sacara real-time.

• Sistim perlakuan knalpot
  Ngubaran produk sampingan toksik nganggo dékomposisi termal atanapi katalisis kimiawi pikeun mastikeun kasalametan sareng patuh lingkungan.

Konfigurasi Pancuran Tertutup-Gandeng (CCS):

Dina réaktor MOCVD nangtung, desain CCS ngamungkinkeun gas jadi seragam nyuntik ngaliwatan nozzles bolak dina struktur pancuran. Ieu ngaminimalkeun réaksi prématur sareng ningkatkeun campuran seragam.

• Therotasi susceptor grafitsalajengna mantuan homogenize lapisan wates gas, ngaronjatkeun uniformity pilem sakuliah wafer nu.

2. Magnetron Sputtering

Magnetron sputtering mangrupikeun metode déposisi uap fisik (PVD) anu dianggo sacara lega pikeun neundeun pilem sareng palapis ipis, khususna dina éléktronika, optik, sareng keramik.

Prinsip Kerja:

1. Bahan Sasaran
   Bahan sumber anu disimpen - logam, oksida, nitrida, jsb - dipasang dina katoda.

2. Kamar vakum
   Prosésna dilaksanakeun dina kaayaan vakum anu luhur pikeun ngahindarkeun kontaminasi.

3. Generasi Plasma
   Gas inert, biasana argon, diionisasi pikeun ngabentuk plasma.

4. Aplikasi Médan Magnét
   Médan magnét ngawatesan éléktron deukeut udagan pikeun ningkatkeun efisiensi ionisasi.

5. Prosés Sputtering
   Ion bombard target, dislodging atom nu ngarambat ngaliwatan chamber jeung deposit onto substrat.

Keunggulan Magnetron Sputtering:

• Déposisi Film seragamsakuliah wewengkon badag.

• Kamampuhan pikeun deposit Sanyawa Komplek, kaasup alloy jeung keramik.

• Parameter Prosés Tunablepikeun kadali tepat ketebalan, komposisi, sareng mikrostruktur.

• Kualitas Pilem Tinggikalawan adhesion kuat sarta kakuatan mékanis.

• Kasaluyuan Bahan lega, ti logam nepi ka oksida jeung nitrida.

• Low-Suhu Operasi, cocog pikeun substrat sénsitip suhu.

3. Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)

PECVD loba dipaké pikeun déposisi film ipis kawas silikon nitrida (SiNx), silikon dioksida (SiO₂), jeung silikon amorf.

Prinsipna:

Dina sistem PECVD, gas prékursor diwanohkeun kana chamber vakum dimana aplasma ngaluarkeun glowdihasilkeun ngagunakeun:

• RF éksitasi

• DC tegangan tinggi

• Gelombang mikro atanapi sumber pulsa

Plasma ngaktifkeun réaksi fase-gas, ngahasilkeun spésiés réaktif anu deposit dina substrat pikeun ngabentuk film ipis.

Léngkah-léngkah Déposisi:

1. Formasi Plasma
   Bungah ku médan éléktromagnétik, gas prékursor ngaionisasi pikeun ngabentuk radikal sareng ion réaktif.

2. Réaksi jeung Angkutan
   Spésiés ieu ngalaman réaksi sekundér nalika pindah ka arah substrat.

3. Réaksi permukaan
   Kana ngahontal substrat, aranjeunna adsorb, meta, sarta ngabentuk pilem padet. Sababaraha produk sampingan dileupaskeun salaku gas.

Keuntungan PECVD:

• Uniformity alus teuingdina komposisi pilem sareng ketebalan.

• Adhesion kuatmalah dina suhu déposisi rélatif low.

• Laju déposisi luhur, sahingga cocog pikeun produksi skala industri.

4. Téhnik Penokohan Film Ipis

Ngartos sipat film ipis penting pisan pikeun kadali kualitas. Téhnik umum ngawengku:

(1) Difraksi sinar-X (XRD)

• Tujuan: Nganalisis struktur kristal, konstanta kisi, sareng orientasi.

• Prinsipna: Dumasar Hukum Bragg, ngukur kumaha sinar-X difraksi ngaliwatan bahan kristalin.

• Aplikasi: Kristalografi, analisis fase, pangukuran galur, jeung evaluasi film tipis.

(2) Nyeken Mikroskop Éléktron (SEM)

• Tujuan: Niténan morfologi permukaan jeung mikrostruktur.

• Prinsipna: Ngagunakeun sinar éléktron pikeun nyeken beungeut sampel. Sinyal anu dideteksi (misalna, éléktron sékundér sareng paburencay) nembongkeun detil permukaan.

• Aplikasi: Élmu bahan, nanotéhnologi, biologi, jeung analisis kagagalan.

(3) Mikroskop Gaya Atom (AFM)

• Tujuan: Permukaan gambar dina résolusi atom atawa nanometer.

• Prinsipna: A usik seukeut nyeken beungeut bari ngajaga gaya interaksi konstan; displacements nangtung ngahasilkeun topografi 3D.

• Aplikasi: Panalungtikan struktur nano, pangukuran kasar permukaan, studi biomolekul.