Sealladh farsaing air dòighean tasgadh film tana: MOCVD, sputtering magnetron, agus PECVD

Ann an saothrachadh leth-chonnsachaidh, ged is iad fotolithografaidh agus gràbhaladh na pròiseasan as trice a thathar a’ toirt iomradh orra, tha dòighean tasgadh epitaxial no film tana a cheart cho cudromach. Tha an t-artaigil seo a’ toirt a-steach grunn dhòighean cumanta tasgadh film tana a thathas a’ cleachdadh ann an saothrachadh sliseagan, nam measgMOCVD, spùtadh magnetron, agusPECVD.

Carson a tha pròiseasan film tana riatanach ann an saothrachadh sliseagan?

Gus seo a mhìneachadh, smaoinich air aran rèidh sìmplidh air a bhèicearachd. Leis fhèin, is dòcha gum bi e blasta. Ach, le bhith a’ bruiseadh an uachdair le diofar shiùsaichean - leithid pasgan pònairean blasta no siorup braiche milis - faodaidh tu a bhlas atharrachadh gu tur. Tha na còtaichean sin a tha a’ neartachadh blas coltach rifilmichean tanaann am pròiseasan leth-chonnsachaidh, agus an t-aran rèidh fhèin a’ riochdachadh anfo-strat.

Ann an saothrachadh sliseagan, bidh filmichean tana a’ frithealadh iomadh dreuchd gnìomh—insulation, seoltachd, fulangas, glacadh solais, msaa.—agus feumaidh gach gnìomh dòigh tasgaidh sònraichte.

1. Tasgadh Ceimigeach Meatailt-Organach (MOCVD)

’S e dòigh-obrach air leth adhartach agus mionaideach a th’ ann am MOCVD a thathas a’ cleachdadh airson filmichean tana leth-chonnsachaidh agus nano-structaran àrd-inbhe a thasgadh. Tha pàirt chudromach aice ann an saothrachadh innealan leithid LEDs, leusairean, agus eileagtronaig cumhachd.

Prìomh phàirtean de shiostam MOCVD:

• Siostam Lìbhrigidh Gas
  An urra ri bhith a’ toirt a-steach luchd-freagairt gu mionaideach don t-seòmar freagairt. Tha seo a’ gabhail a-steach smachd sruthadh air:

• Gasaichean giùlain

• Ro-ruithearan meatailt-organach

• Gasaichean haidrid
  Tha bhalbhaichean ioma-shligheach aig an t-siostam airson atharrachadh eadar modhan fàis is purgaidh.

• Seòmar Ath-bhualadh
  Cridhe an t-siostaim far a bheil fàs stuthan fhèin a’ tachairt. Tha na pàirtean a’ gabhail a-steach:

  • Susceptor graphite (neach-gleidhidh an t-substrate)

  • Braitearan teasachaidh is teòthachd

  • Puirt optaigeach airson sgrùdadh in-situ

  • Gàirdeanan robotach airson luchdachadh/luchdachadh wafer fèin-ghluasadach

• Siostam Smachd Fàs
  Air a dhèanamh suas de rianadairean loidigeach prògramaichte agus coimpiutair aoigheachd. Bidh iad sin a’ dèanamh cinnteach à sgrùdadh mionaideach agus ath-aithris tron ​​phròiseas tasgadh.

• Sgrùdadh In-situ
  Bidh innealan leithid pioramaidearan agus frith-mheatairean a’ tomhas:

  • Tiughas film

  • Teòthachd uachdar

  • Lùbadh an t-substrate
    Leigidh iad sin le fios-air-ais agus atharrachadh fìor-ùine.

• Siostam Làimhseachaidh Sgaoilidh
  A’ làimhseachadh fo-thoraidhean puinnseanta le bhith a’ cleachdadh lobhadh teirmeach no cataladh ceimigeach gus dèanamh cinnteach à sàbhailteachd agus gèilleadh àrainneachdail.

Rèiteachadh Ceann-fras Ceangailte Dùinte (CCS):

Ann an reactaran MOCVD dìreach, leigidh dealbhadh CCS le gasaichean a bhith air an stealladh gu cothromach tro shròinean eile ann an structar ceann fras. Bidh seo a’ lughdachadh ath-bheachdan ro-luath agus a’ neartachadh measgachadh cothromach.

• Anglacadair grafait rothlacha’ cuideachadh le bhith a’ co-ionannachadh sreath crìche nan gasaichean, a’ leasachadh cunbhalachd an fhilm air feadh an wafer.

2. Spùtadh Magnetron

'S e dòigh tasgadh smùid corporra (PVD) a th' ann an sputtering magnetron a thathas a' cleachdadh gu farsaing airson filmichean tana agus còmhdach a thasgadh, gu sònraichte ann an electronics, optics agus ceirmeag.

Prionnsabal Obrach:

1. Stuth Targaid
   Tha an stuth tùsail a thèid a thasgadh—meatailt, ocsaid, naitrid, msaa.—air a shuidheachadh air catod.

2. Seòmar Falamh
   Tha am pròiseas air a dhèanamh fo fhalamh àrd gus casg a chuir air truailleadh.

3. Gineadh Plasma
   Tha gas neo-ghnìomhach, mar as trice argon, air a ianachadh gus plasma a chruthachadh.

4. Tagradh Achadh Magnetic
   Bidh raon magnetach a’ cumail dealanan faisg air an targaid gus èifeachdas ianachaidh a leasachadh.

5. Pròiseas Sputtering
   Bidh ianan a’ bomadh an targaid, a’ cuir às do dadaman a bhios a’ siubhal tron ​​t-seòmar agus a’ tasgadh air an t-substrate.

Buannachdan Sputtering Magnetron:

• Tasgadh Film Èideadhthairis air raointean mòra.

• Comas air Co-thàthaidhean Iom-fhillte a Thasgadh, a’ gabhail a-steach aloidhean agus ceirmeag.

• Paramadairean Pròiseas Ath-nuadhachailairson smachd mionaideach air tighead, co-dhèanamh, agus meanbh-structar.

• Càileachd Film Àrdle greamachadh làidir agus neart meacanaigeach.

• Co-chòrdalachd stuthan farsaing, bho mheatailtean gu ocsaidean agus naitridean.

• Obrachadh Teòthachd Ìosal, freagarrach airson bun-stuthan a tha mothachail air teòthachd.

3. Tasgadh Ceimigeach Ceimigeach Leasaichte le Plasma (PECVD)

Tha PECVD air a chleachdadh gu farsaing airson filmichean tana leithid silicon nitride (SiNx), silicon dà-ogsaid (SiO₂), agus silicon neo-chruthach a thasgadh.

Prionnsabal:

Ann an siostam PECVD, thèid gasaichean ro-ruithear a thoirt a-steach do sheòmar falamh far a bheil aplasma sgaoilidh gleansachair a chruthachadh le bhith a’ cleachdadh:

• Brosnachadh RF

• bholtaids àrd DC

• Stòran meanbh-thonn no cuisleach

Bidh am plasma a’ gnìomhachadh ath-bheachdan ìre-gasa, a’ gineadh gnèithean ath-ghnìomhach a bhios a’ tasgadh air an t-substrate gus film tana a chruthachadh.

Ceumannan Tasgaidh:

1. Cruthachadh Plasma
   Air am brosnachadh le raointean electromagnetic, bidh gasaichean ro-ruithear ag ianachadh gus radicals agus ianan ath-ghnìomhach a chruthachadh.

2. Ath-bhualadh agus Còmhdhail
   Bidh na gnèithean seo a’ faighinn ath-bheachdan àrd-sgoile fhad ‘s a bhios iad a’ gluasad a dh’ionnsaigh an t-substrate.

3. Ath-bhualadh Uachdar
   Nuair a ruigeas iad an t-substrate, bidh iad a’ gabhail a-steach, ag ath-fhreagairt, agus a’ cruthachadh film chruaidh. Bidh cuid de na fo-thoraidhean air an leigeil ma sgaoil mar ghasan.

Buannachdan PECVD:

• Aonachd sàr-mhathann an co-dhèanamh agus tiughas film.

• Greamachadh làidireadhon aig teòthachd tasgaidh coimeasach ìosal.

• Ìrean Tasgaidh Àrda, ga dhèanamh freagarrach airson cinneasachadh air sgèile gnìomhachais.

4. Dòighean-obrach airson Comharrachadh Film Tana

Tha tuigse air feartan fhilmichean tana riatanach airson smachd càileachd. Am measg nan dòighean cumanta tha:

(1) Dì-fhraochadh X-ghathan (XRD)

• AdhbharDèan mion-sgrùdadh air structaran criostail, cunbhalachdan laitís, agus treòrachadh.

• PrionnsabalStèidhichte air Lagh Bragg, a’ tomhas mar a bhios ghathan-X a’ difractachadh tro stuth criostalach.

• IarrtasanCriostalagrafaidheachd, mion-sgrùdadh ìrean, tomhas deformachaidh, agus measadh film tana.

(2) Mìcrosgopaidh Sganaidh Dealanach (SEM)

• AdhbharThoir sùil air morf-eòlas agus meanbh-structar an uachdair.

• PrionnsabalA’ cleachdadh gath dealanach gus uachdar an t-sampall a sganadh. Bidh comharran a chaidh a lorg (me, dealanach àrd-sgoile agus dealanach air an sgapadh air ais) a’ nochdadh mion-fhiosrachadh mun uachdar.

• IarrtasanSaidheans stuthan, nanoteicneòlas, bith-eòlas, agus mion-sgrùdadh fàilligeadh.

(3) Mìcrosgopaidh Feachd Atamach (AFM)

• AdhbharUachdaran ìomhaigh aig rùn atamach no nanomeatair.

• PrionnsabalBidh probe biorach a’ sganadh an uachdair fhad ’s a tha e a’ cumail feachd eadar-obrachaidh seasmhach; bidh gluasadan dìreach a’ gineadh cruinn-eòlas 3D.

• IarrtasanRannsachadh nano-structar, tomhas garbh-chruth uachdar, sgrùdaidhean bith-mholaciuil.