Obteniu informació sobre la tecnologia de recobriment de xip i els mètodes de prova en un sol article

Aquest procés implica la deposició d’àtoms o molècules de la capa material per capa a la superfície del substrat per formar una pel·lícula fina amb propietats i estructures específiques, de manera que el seu procés de creixement afecta directament l’estructura de la pel·lícula i les seves propietats finals.

La cinètica de creixement epitaxial de les pel·lícules primes descriu l’evolució de diversos canvis dinàmics en el procés de creixement de pel·lícules primes, que impliquen múltiples enllaços clau com la difusió de superfície, l’adsorció, la desorció i l’agregació. La interacció entre aquests enllaços afecta l'estructura, la morfologia i les propietats de la pel·lícula.

Quan els àtoms o les molècules es disparen al substrat, xoquen amb la superfície del substrat, fent que es reflectís una part i l’altra part es mantingui a la superfície.

0200-00435 anell superior, silici

Els àtoms i les molècules que es mantenen a la superfície es veuen afectats per la seva pròpia energia i la temperatura del substrat, i es produeix la difusió i la migració de la superfície. Alguns es desprenen de la superfície, mentre que d’altres són parcialment adsorbits per la superfície a temperatures altes per formar condensats. Tot el procés de condensació inclou passos com la formació del nucli, la formació de l’illa, la fusió i el creixement, que culminen en la formació d’una pel·lícula fina contínua.

Les pel·lícules epitaxials d’alta qualitat són la base per fabricar bons dispositius i, per tal de realitzar la fabricació de dispositius d’alt rendiment, és necessari considerar de forma exhaustiva les propietats dels materials, els requisits d’aplicació, les condicions de creixement i altres factors a l’hora de seleccionar tecnologies de creixement per aconseguir un control precís i un creixement d’alta qualitat de les pel·lícules.

A continuació, es mostren algunes tècniques d’epitaxies de cinema primes comunes:

0200-00417 Insereix anell, silici 150mm, pla.

Tecnologia de Sputtering de Magnetron

El sputtering de Magnetron és un mètode de deposició física. Aquest tipus d’equips té una estructura relativament senzilla, és fàcil de controlar el creixement de pel·lícules primes ajustant els paràmetres i és adequat per a la preparació de materials de cinema lleugerament més grans, i aquesta tecnologia s’utilitza àmpliament a la indústria i als laboratoris.

El diagrama esquemàtic es mostra a continuació, principalment mitjançant l’acceleració d’electrons sota l’acció d’un camp elèctric, colpejant l’àtom AR i ionitzant l’àtom AR en AR+ i electrons.

Quan els ions argons d'alta velocitat arriben a l'objectiu, els àtoms objectiu guanyen un impuls suficient per separar-se de l'objectiu i caure sobre el substrat per formar una pel·lícula densa. La tecnologia Sputtering de Magnetron es divideix en sputtering de corrent continu i de freqüència de ràdio. En general, quan l’objectiu és un material amb una conductivitat deficient, com els semiconductors i la ceràmica, la font actual connectada a l’objectiu és una font d’alimentació de freqüència de ràdio; Quan l'objectiu és Au, Ti i altres materials metàl·lics, l'alimentació connectada és una font de corrent continu.

Deposició de vapor químic de compostos organometàlics

MOCVD és un mètode de creixement quimioepitaxial. Des dels anys 60 del segle XX, aquesta tecnologia va ser proposada per Manasevit i altres de Rockwell Company als Estats Units, i ara s’ha convertit en la tecnologia principal per a la preparació massiva de pel·lícules primes de semiconductors. En transportar els reactants a la cambra a través d’un gas transportador i sotmetre’s a una reacció química en condicions adequades, la preparació de pel·lícules Ga2O3 es pren com a exemple:

La font orgànica metàl·lica és trietilgallium (TEGA), l’oxigen s’utilitza com a gas de reacció i l’argon de gas inert s’utilitza com a gas portador, i la font de reacció orgànica metàl·lica requerida per a l’experiment es transmet a la cambra de reacció en forma de gas a través del gas portador, i es barreja amb l’oxigen a la cambra de reacció i finalment la reacció de la reacció de la tèrmica es produeix a la temperatura elevada a la temperatura elevada a la temperatura elevada, es produeix la reacció de la tèrmica a la temperatura elevada a la temperatura elevada, es produeix a la temperatura alta a la temperatura alta a la temperatura alta a la temperatura alta a la temperatura elevada de la reacció de la tèrmica, i a la reacció de la tèrmica, es produeix la reacció de tèrmica, i finalment es produeix la reacció de la therm. per formar una pel·lícula epitaxial de gran qualitat després del control precís de la proporció de gas.

El diagrama de flux de reacció de MOCVD és el següent:

La tecnologia MOCVD té les següents característiques:

Es poden preparar una gran varietat de materials: es pot utilitzar per preparar gairebé tots els materials de semiconductors compostos, com ara silicides, nitrurs, òxids, etc. Per tant, aquesta tecnologia s’ha convertit en una tecnologia de preparació de pel·lícules primes molt important a la indústria de semiconductors.

2. La taxa de creixement es pot ajustar contínuament en un ampli rang i és adequat per al creixement de capes ultra-fines de pel·lícules compostes. Ajustant i controlant el cabal del flux de gas reactant, els paràmetres com la taxa de creixement de la pel·lícula i la concentració de dopatge es poden ajustar fàcilment durant l’ús d’aquesta tecnologia. A més, com que el gas de reacció a la cambra de reacció es pot canviar en qualsevol moment, aquesta tecnologia pot fer que el material formi una interfície evident durant el creixement heteroepitaxial, que és propici per a la preparació d’heterostructures complexes.

3.La pel·lícula elaborada per ella té una bona puresa i uniformitat, alta repetibilitat i un alt grau d’automatització de l’equip, cosa que permet produir massa una gran àrea i és adequada per a la producció industrial.

4. El monitoratge en sitiu garanteix encara més la qualitat i el rendiment de la pel·lícula durant el procés de creixement. Amb els seus avantatges i característiques úniques, la tecnologia MOCVD ocupa una posició important en el camp de la preparació de pel·lícules primes de semiconductors i proporciona un fort suport a la investigació científica i a les aplicacions industrials.

Sistema d’epitaxies de feix molecular làser

L’epitaxia de feixos moleculars làser (LMBE) va començar a desenvolupar-se als anys 90 del segle passat, és una nova tecnologia d’alta precisió que fabrica la tecnologia, LMBE no només hereta els avantatges d’una alta eficiència, flexibilitat i adequada per a una varietat de materials en la preparació del PLD, sinó que també realitza la regulació precisa del procés de creixement del cinema introduint la tecnologia de control real en el procés de creixement.

Aquesta tecnologia de control en temps real permet als investigadors observar l’estat de creixement de la pel·lícula en temps real i ajustar els paràmetres de creixement a temps per assegurar-se que la qualitat i el rendiment de la pel·lícula estiguin en el seu millor moment.

Segons les característiques de LMBE, aquesta tecnologia es pot utilitzar per créixer materials de superlattes de semiconductors, i també és adequada per al creixement de pel·lícules primes de múltiples, altes i complexes, com ara superconductors, cristalls òptics, ferroelèctrics, piezoelectrics, ferromagnets i polímers orgànics.

A més, aquest mètode també pot realitzar investigacions bàsiques sobre la interacció corresponent i la física i la química del procés de formació de pel·lícules. El principi bàsic de LMBE és utilitzar un làser d’alta energia per assolir l’objectiu, de manera que els àtoms de l’objectiu caiguin, arribaran al substrat, nucleat a la superfície del substrat i continuïn agregant-se i s’expandeixin gradualment en una pel·lícula completa.

El diagrama esquemàtic del sistema d’epitaxi de feix molecular làser es mostra a la figura següent.

Aquest mètode epitaxial té les següents característiques:

1. Alta resolució de l'estructura de la pel·lícula fina: la taxa de creixement és lenta, generalment aproximadament una capa atòmica per segon, de manera que la pel·lícula epitaxial per aquest mètode de creixement té una qualitat uniforme i una excel·lent cristallinitat, molt adequada per al creixement de superlattes i altres pel·lícules primes que han de ser controlades amb precisió.

2. El procés de creixement es realitza en condicions de buit ultra-altes, cosa que pot aconseguir un creixement epitaxial d’alta puresa.

3. El procés de creixement i la taxa de creixement es pot controlar estrictament i es pot controlar per RHEED, de manera que es pot aconseguir un seguiment en temps real per aconseguir un control exacte del gruix del creixement de la pel·lícula.

4. Les tècniques de caracterització de pel·lícules primes solen utilitzar XRD, SEM, TEM, microscòpia de força atòmica (AFM), espectroscòpia fotoelectrònica de rajos X (XPS) i espectroscòpia d’absorció visible ultraviolada per determinar l’estructura de cristall, qualitat de cristall, característiques de bandera, característiques de morfologia, composició química i defectes, així com la formació i la banda de la banda.

(1) Difractòmetre de raigs X

XRD és un mitjà per estudiar l'estructura de cristall i analitzar la composició dels materials. El principal principi de funcionament és utilitzar un feix de raigs X per irradiar la superfície de l’estructura de cristall a mesurar, perquè la radiografia i l’espai de superfície al cristall són similars, de manera que el fenomen d’interferència es produirà i produirà franges fortes de difracció. La relació de difracció satisfà la fórmula de difracció de Bragg:

Aquest mètode de prova s’utilitza àmpliament en la física de matèria condensada, la ciència dels materials, la mineralogia i altres camps perquè és convenient i ràpid i no causen cap dany al material.

 

(2) microscòpia de força atòmica

L’AFM pot analitzar l’estructura i la rugositat de les superfícies de material sòlid. El principi de funcionament de l’AFM és aplicar principalment la sonda per contactar completament amb els àtoms de la superfície de la mostra a mesurar, i per imaginar la força atòmica canvia entre la sonda i els àtoms de superfície analitzant la resolució del nanòmetre.

(3) Microscòpia electrònica d'escaneig

L’aplicació de SEM en semiconductors és principalment per observar el creixement superficial de mostres, i la secció SEM pot observar l’estat de creixement i l’anàlisi de gruix de mostres multicapa. El principi bàsic és utilitzar un feix d’electrons per generar una imatge engrandida de la mostra, escanejar la mostra amb un feix centrat d’electrons i, a continuació, sondar els electrons secundaris/electrons retrocedits generats a la superfície de la mostra per a la imatge.

(4) Microscòpia electrònica de transmissió

El TEM s’utilitza principalment per a imatges d’alta magnificació de mostres. El principi bàsic és que els electrons emesos per la pistola d’electrons s’acceleren a alta pressió, cosa que és aproximadament 100-400 KV, i es van centrar en la mostra per una lent de condensador. La mostra ha de ser prou fina perquè els electrons passin. Els electrons transmesos formen un patró de difracció en el pla focal posterior i un microscopi magnificat en el pla de la imatge.

Amb altres lents, es poden projectar imatges microscòpiques i patrons de difracció a les pantalles de fòsfor per a l'observació o la documentació electrofotogràfica. El patró de difracció obtingut per aquest mètode pot donar informació estructural sobre la mostra. En un microscopi electrònic de transmissió d’escaneig (tija), s’utilitza un feix amb un diàmetre d’aproximadament 0.

Els electrons primaris de la tija també generen electrons secundaris, electrons de retrocés, raigs X i llum per sobre de la mostra, igual que en SEM. La dispersió inelàstica dels electrons per sota de la mostra es pot utilitzar per analitzar la pèrdua d’energia d’electrons. Això fa que el dispositiu sigui un veritable microscopi electrònic analític i TEM d’alta resolució (HTEM) pot donar informació estructural de l’ordre d’àtoms, també coneguda com a imatge de gelosia. Aquest és un mitjà important d’anàlisi de la interfície, especialment en el desenvolupament de circuits integrats per semiconductors.

(5) Espectroscòpia fotoelectrònica de rajos X

XPS és una potent tècnica d’anàlisi de superfície que es pot utilitzar per estudiar la química superficial dels materials sòlids. Quan els raigs X irradien la superfície del material, els fotoelectrons que s’escapen són capturats per equips especials de detecció del sistema XPS. Mesurant l’energia i la quantitat d’aquests fotoelectrons, es pot obtenir una gran quantitat d’informació sobre els elements superficials del material. Per exemple, diferents elements tenen diferents energies d’unió d’electrons, de manera que analitzant la distribució d’energia de fotoelectrons, és possible determinar el tipus d’element a la superfície del material. Els resultats de dades obtinguts es poden utilitzar com a abscisa amb l’energia d’unió d’electrons com a abscisa i la intensitat relativa com a ordenada per traçar l’espectre fotoelectron del material per a l’anàlisi de la informació de l’element de mostra.

(6) Espectroscòpia d'absorció UV-vis

La molècula d’una substància té la capacitat d’absorbir ones electromagnètiques des de l’ultraviolet fins a la regió visible (generalment {{0} nm), donant lloc a la transició dels seus electrons de valència des de l’estat del sòl fins a l’estat excitat, és a dir, es pot obtenir l’espectre d’absorció ultraviolada. Analitzant les dades de l’espectre UV-vis, es poden obtenir les principals bandes d’absorció del material. Combinat amb la fórmula TAUC, es dedueix l’amplada de la banda del material del material.