Ярымүткәргечләр җитештерүдә, фотолитография һәм гравюра ясау иң еш телгә алынган процесслар булса да, эпитаксиаль яки юка пленка урнаштыру ысуллары да шулай ук мөһим. Бу мәкаләдә чип җитештерүдә кулланыла торган берничә киң таралган юка пленка урнаштыру ысуллары тәкъдим ителә, шул исәптәнMOCVD, магнетрон сиптерү, һәмPECVD.
Ни өчен чип җитештерүдә юка пленка процесслары мөһим?
Мисал өчен, гади пешкән яссы икмәкне күз алдыгызга китерегез. Ул үзе генә дә тәмсез булырга мөмкин. Ләкин, өслеген төрле соуслар белән сөртеп - мәсәлән, тозлы борчак пастасы яки татлы солод сиробы - сез аның тәмен тулысынча үзгәртә аласыз. Бу тәмне көчәйтүче капламалар ... кебек.юка пленкаларярымүткәргеч процессларда, ә яссы икмәк үзе ... ны күрсәтәсубстрат.
Чип җитештерүдә юка пленкалар күп төрле функциональ рольләрне башкаралар - изоляция, үткәрүчәнлек, пассивлаштыру, яктылыкны сеңдерү һ.б. - һәм һәр функция өчен билгеле бер утырту техникасы кирәк.
1. Металл-органик химик пар утырту (MOCVD)
MOCVD - югары сыйфатлы ярымүткәргеч юка пленкалар һәм наноструктураларны урнаштыру өчен кулланыла торган югары алдынгы һәм төгәл техника. Ул светодиодлар, лазерлар һәм көч электроникасы кебек җайланмалар җитештерүдә мөһим роль уйный.
MOCVD системасының төп компонентлары:
- Газ белән тәэмин итү системасы
Реакция камерасына реагентларны төгәл кертү өчен җаваплы. Моңа түбәндәгеләрнең агымын контрольдә тоту керә:
-
ташучы газлар
-
Металл-органик прекурсорлар
-
Гидрид газлары
Системада үсеш һәм чистарту режимнары арасында күчү өчен күп юнәлешле клапаннар бар.
-
Реакция камерасы
Чын матди үсеш барган системаның йөрәге. Компонентлар түбәндәгеләрне үз эченә ала:-
Графит сусепторы (субстрат тотучы)
-
Җылыткыч һәм температура датчиклары
-
Урында күзәтү өчен оптик портлар
-
Пластинаны автомат рәвештә йөкләү/бушату өчен робот куллар
-
- Үсешне контрольдә тоту системасы
Программалаштырыла торган логика контроллерларыннан һәм төп компьютердан тора. Алар төгәл күзәтүне һәм кабатланучанлыкны тәэмин итә. -
Урында күзәтү
Пирометрлар һәм рефлектометрлар кебек кораллар түбәндәгеләрне үлчи:-
Пленка калынлыгы
-
Өслек температурасы
-
Субстрат кәкрелеге
Алар реаль вакыт режимында кире элемтә һәм көйләү мөмкинлеген бирә.
-
- Чыгару системасын чистарту
Куркынычсызлыкны һәм әйләнә-тирә мохиткә туры килүне тәэмин итү өчен, агулы калдыкларны термик таркалу яки химик катализ ярдәмендә эшкәртә.
Ябык душ башы (CCS) конфигурациясе:
Вертикаль MOCVD реакторларында CCS конструкциясе газларны душ башындагы чиратлашып торучы насадкалар аша тигез итеп кертү мөмкинлеген бирә. Бу вакытыннан алда реакцияләрне минимальләштерә һәм тигез кушылуны көчәйтә.
-
...әйләнүче графит сусепторыгазларның чик катламын гомогенлаштырырга ярдәм итә, пластина буенча пленканың бердәмлеген яхшырта.
2. Магнетрон сиптерү
Магнетрон сиптерү - физик пар чыгару (PVD) ысулы, ул нечкә пленкалар һәм капламалар урнаштыру өчен киң кулланыла, бигрәк тә электроника, оптика һәм керамикада.
Эш принцибы:
-
Максатчан материал
Чыгарылачак чыганак материалы — металл, оксид, нитрид һ.б. — катодка беркетелгән. -
Вакуум камерасы
Пычрануны булдырмас өчен, процесс югары вакуум астында башкарыла. -
Плазма генерациясе
Инерт газ, гадәттә аргон, плазма барлыкка китерү өчен ионлаша. -
Магнит кырын куллану
Магнит кыры ионлашу нәтиҗәлелеген арттыру өчен электроннарны максат янында чикли. -
Сиптерү процессы
Ионнар максатны бомбага тоталар, камера аша үтеп, субстратка төшкән атомнарны куып чыгаралар.
Магнетрон сиптерүнең өстенлекләре:
-
Бердәм пленка урнаштырузур мәйданнар аша.
-
Комплекс кушылмаларны урнаштыру сәләте, шул исәптән эретмәләр һәм керамика.
-
Көйләнерлек процесс параметрларыкалынлыгын, составын һәм микроструктурасын төгәл контрольдә тоту өчен.
-
Югары сыйфатлы пленкакөчле ябышу һәм механик ныклык белән.
-
Киң материал туры килүчәнлеге, металлардан оксидларга һәм нитридларга кадәр.
-
Түбән температурада эшләү, температурага сизгер субстратлар өчен яраклы.
3. Плазма белән көчәйтелгән химик пар утырту (PECVD)
PECVD кремний нитриды (SiNx), кремний диоксиды (SiO₂) һәм аморф кремний кебек юка пленкаларны урнаштыру өчен киң кулланыла.
Принцип:
PECVD системасында алдан килгән газлар вакуум камерасына кертелә, андаялтыравыклы разряд плазмасыкулланып барлыкка килә:
-
Радиоешлыкларны кузгату
-
даими югары көчәнеш
-
Микродулкынлы яки импульслы чыганаклар
Плазма газ фазасындагы реакцияләрне активлаштыра, субстратта юка пленка барлыкка китереп утыручы реактив төрләр барлыкка китерә.
Калдык салу адымнары:
-
Плазма формалашуы
Электромагнит кырлары белән кузгалып, алдан барлыкка килгән газлар ионлашып, реактив радикаллар һәм ионнар барлыкка китерә. -
Реакция һәм транспорт
Бу төрләр субстратка таба хәрәкәт иткәндә икенчел реакцияләргә керәләр. -
Өслек реакциясе
Субстратка барып җиткәч, алар адсорбцияләнә, реакциягә керә һәм каты пленка барлыкка китерә. Кайбер өстәмә продуктлар газлар рәвешендә бүленеп чыга.
PECVD өстенлекләре:
-
Бик яхшы бердәмлекпленка составы һәм калынлыгы буенча.
-
Көчле ябышухәтта чагыштырмача түбән утырма температурасында да.
-
Югары утырма дәрәҗәләре, аны сәнәгать масштабында җитештерү өчен яраклы итә.
4. Нечкә пленка характеристикасы ысуллары
Сыйфатны контрольдә тоту өчен юка пленкаларның үзлекләрен аңлау бик мөһим. Гомуми ысулларга түбәндәгеләр керә:
(1) Рентген дифракциясе (РД)
-
МаксатКристалл структураларын, рәшәткә константаларын һәм юнәлешләрен анализлагыз.
-
ПринципБрэгг законына нигезләнеп, рентген нурларының кристалл материал аша ничек дифракцияләнүен үлчи.
-
КушымталарКристаллография, фаза анализы, деформацияне үлчәү һәм юка пленканы бәяләү.
(2) Сканерлаучы электрон микроскопиясе (SEM)
-
МаксатӨслек морфологиясен һәм микроструктурасын күзәтегез.
-
Принцип: Үрнәк өслеген сканерлау өчен электрон нурын куллана. Аныкланган сигналлар (мәсәлән, икенчел һәм кире таралган электроннар) өслек детальләрен ача.
-
КушымталарМатериаллар фәне, нанотехнология, биология һәм җитешсезлекләрне анализлау.
(3) Атом көче микроскопиясе (АКМ)
-
МаксатАтом яки нанометр чишелешендәге рәсем өслекләре.
-
ПринципҮткен зонд өслекне сканерлый, шул ук вакытта үзара тәэсир итү көчен даими саклый; вертикаль күчешләр 3D топография тудыра.
-
КушымталарНаноструктураларны тикшерү, өслекнең тигезсезлеген үлчәү, биомолекуляр тикшеренүләр.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 25 июне