Obteniu informació sobre la tecnologia de preparació de pel·lícules primes en un article

AprendreAportTmensFILMPreparacióTecnologia aOneArticle

El creixement epitaxial de pel·lícula fina és un mètode clau de preparació de materials que s’utilitza àmpliament en dispositius semiconductors, optoelectrònica i nanotecnologia.

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 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.

En comparació amb els materials a granel, les pel·lícules primes tenen les característiques de la preparació fàcil, la modificació fàcil i el baix cost. Al mateix temps, els dispositius basats en la pel·lícula i la mida són més petits en massa i mida, i són més fàcils d’integrar amb les tecnologies mecàniques de SI - basades en CMOS i micro - electro - sistema mecànic (mems) per aconseguir una gran integració.

Actualment, la tecnologia per preparar pel·lícules primes inclou principalment deposició de sputtering, evaporació de buit, epitaxi de feix molecular (MBE), deposició de bany químic (CBD) i altres mètodes.

0020-33806 Cambra superior DPS + Poly

Mètode d’evaporació al buit

L’evaporació de buit és un mètode d’escalfar les matèries primeres (també conegudes com a dianes) al contenidor de l’evaporador en una cambra de buit, sublimar els seus àtoms o molècules per formar un corrent de vapor, transportar -los a la superfície d’un substrat sòlid amb una temperatura inferior i, a continuació, tornar -les a condensar i dipositar -les a una pel·lícula fina. Els equips de recobriment d’evaporació de buit inclouen principalment la cambra de buit, la font d’evaporació o l’escalfador d’evaporació, el substrat, el calefactor del substrat i el termòmetre. Normalment, el punt de fusió del material dipositat per evaporació tèrmica ha de ser inferior a 1500 graus i la velocitat d’evaporació s’ajusta per la quantitat de corrent de calefacció durant el procés de deposició. Per tal d’assegurar la uniformitat de la composició i el gruix de la pel·lícula evaporada i la repetibilitat del procés d’evaporació, també és necessari equipar a més la taula rotativa del substrat i el sistema de control parcial de la pel·lícula de quars. El recobriment d’evaporació al buit consta de tres processos principals, tal com es mostra a la figura:

Prenent com a exemple l’evaporació del feix d’electrons, en primer lloc, l’objectiu de fase sòlida - es transforma en fase de vapor a alta temperatura.

A continuació, els àtoms o molècules vaporitzades es transporten entre la font d’evaporació i el substrat, i el nombre de col·lisions entre les partícules de fase Gas - i les molècules de gas residual a la cambra de buit durant el vol es veu directament afectada pel grau de buit i la distància entre l’objectiu i el substrat, que determina el camí lliure mitjà de la ruta lliure de la forma d’hats. Deposició de partícules de fase de vapor - a la superfície del substrat, que impliquen passos clau com el vapor - condensació de material de fase, la formació del centre de nucleació, el creixement de la nucleació i finalment la formació d'una pel·lícula contínua.

Atès que la temperatura del substrat és significativament inferior a la temperatura objectiu, les partícules de fase sòlida de gas - experimentaran una transició de fase sòlida de gas directe - a la superfície del substrat. És important destacar que tots els passos del procés anteriors s’han de completar en un entorn de buit elevat. Si el buit és insuficient, les partícules evaporades xocaran amb freqüència amb les molècules de gas residual, que no només conduiran a la contaminació de la capa de pel·lícula per les impureses per formar òxids, sinó que també pot ser difícil de formar una estructura de pel·lícula uniforme i densa a causa de l’efecte de dispersió de les molècules de gas, a més, l’objectiu també es pot oxidar i cremar a temperatures altes. L’evaporació de buit s’ha utilitzat per fabricar pel·lícules primes durant dècades i és molt versàtil.

En els darrers anys, per tal d’inhibir o evitar la reacció química entre les matèries primeres i els contenidors a temperatures altes, s’han millorat moltes millores a gruces i mètodes de calefacció, com ara: utilitzar la calor de fusió elevada - resistent a la ceràmica de la ceràmica de nitrur; Utilitzant un feix d’electrons o un làser com a font de calefacció, s’escalfa una petita zona de la superfície de matèria primera de manera que l’àrea arriba a una temperatura alta a l’instant.

En resposta als requisits creixents per al rendiment de la pel·lícula funcional, Multi - font Co - evaporació i mètodes d'evaporació seqüencials s'utilitzen per fabricar pel·lícules compostes amb composicions complexes o múltiples pel·lícules compostes compostes.

A més, els investigadors han desenvolupat un mètode d’evaporació de reacció per a pel·lícules compostes propenses a la segregació de components durant l’evaporació.

El mètode d’evaporació de buit té els avantatges d’un baix cost, equipament senzill i un funcionament fàcil, i el mecanisme de creixement de la pel·lícula dipositat per aquest mètode és senzill, la puresa de la pel·lícula és alta, el gruix de la pel·lícula és precís i controlable i es poden obtenir gràfics clars mitjançant la placa de màscara. El principal desavantatge d’aquest mètode és que l’energia cinètica dels àtoms de fase Gas - produïts per evaporació tèrmica és inferior a la de la deposició de puttua, i l’enllaç entre el substrat i el substrat després de la solidificació RE {{2} és feble, que es pot millorar escalfant el substrat.

Mètode de deposició de Sputter

La tecnologia de deposició de sputter és una branca important de la tecnologia de deposició de vapor físic (PVD). Funciona mitjançant l’energia de radiofreqüència o les bigues làser per activar gasos poc freqüents (AR, O2, N2, etc.) a la cambra de buit per formar plasma energètic alt -. Els ions d’aquests plasmes acceleren el bombardeig de la superfície objectiu sota l’acció del camp elèctric, i els àtoms objectiu obtenen energia suficient per separar -se de la vinculació de la gelosia mitjançant la transferència d’energia cinètica i, a continuació, migren de forma gasosa i dipositen a la superfície del substrat per formar una pel·lícula fina.

La tecnologia de deposició de sputter que s’utilitza actualment inclou principalment el sputtering de díodes, la transmissió de trípol, la sputtering reactiva i el sputtering de magnetrons, entre la qual es pot fer un sputtering de magnetrons la tecnologia de deposició de pel·lícules primes més àmpliament utilitzada i més industrialitzada, i els seus equips i principis es mostren a la figura.

Aquesta tecnologia construeix un camp magnètic tancat en una cambra de buit i la seva direcció paral·lela a la superfície objectiu pot limitar el plasma i els electrons secundaris a la zona propera a la diana, millorant l’eficiència d’ionització de l’argó. Aquest efecte de confinament magnètic pot augmentar simultàniament el nombre de partícules carregades energètiques altes - i la seva energia cinètica al plasma, millorant molt l’efecte de bombardeig de les partícules d’energia altes - a la superfície de l’objectiu de sputter i aconseguint un augment significatiu en la taxa de deposició de pel·lícules primes.

A causa de l’elevada taxa de formació de pel·lícules, els àtoms no tenen prou temps per migrar a la posició d’energia més baixa en la gelosia de cristall, de manera que les pel·lícules de semiconductors preparades amb l’esputja de magnetrons generalment tenen una alta densitat de defectes.

Tanmateix, aquesta tècnica es pot utilitzar per dipositar grans àrees de pel·lícules primes i pot aconseguir un control precís del gruix de la pel·lícula mitjançant oscil·ladors de cristall de quars.

Mètode de deposició del bany químic

La primera pel·lícula de compostos de sal de plom dipositats mitjançant el mètode CBD és PBS, que es remunta a l'era de la Segona Guerra Mundial. Als anys seixanta del segle passat, aquesta tecnologia ha estat àmpliament utilitzada per dipositar pel·lícules PBSE. El diagrama esquemàtic dels dispositius i principis del reactor CBD comú es mostra a la figura:

En determinades condicions, el precursor experimenta una reacció d’hidròlisi per produir pb 2+ i SE2- en la solució, i quan la concentració d’aquests dos ions augmenta fins a superar la constant de la concentració de solució constant, la precipitació PBSE es generarà a partir de la solució per formar una pel·lícula PBSE.

Les fonts PB 2+ solen ser PB (NO3) 2 i PB (CH3COO) 2, i les fonts de SE2 són (NH2) 2CSE i NA2SESO3.

0040-02544 Cos superior, metall DPS

La tecnologia bàsica de la tecnologia CBD per dipositar pel·lícules primes és regular la reacció d’hidròlisi dels precursors, i controlar la velocitat de deposició i la qualitat de la formació de pel·lícules de les pel·lícules PBSE controlant la concentració de precursors, pH, temperatura de reacció, temps de reacció i altres paràmetres de procés.

El procés CBD és el mètode principal per preparar pel·lícules PBSE a causa del seu dispositiu senzill, la formació de pel·lícules ràpides, el baix cost del procés i el fàcil control de la reacció.

A més, sol reaccionar a temperatures inferiors als 100 graus i és altament compatible amb els materials de substrat.