Bir makalede çip kaplama teknolojisi ve test yöntemleri hakkında bilgi edinin

Bu işlem, spesifik özelliklere ve yapıya sahip ince bir film oluşturmak için substratın yüzeyinde katman ile malzeme tabakasının atomlarının veya moleküllerinin birikmesini içerir, böylece büyüme işlemi filmin yapısını ve son özelliklerini doğrudan etkiler.

İnce filmlerin epitaksiyal büyüme kinetiği, yüzey difüzyonu, adsorpsiyon, desorpsiyon ve agregasyon gibi birçok anahtar bağlantıyı içeren ince filmlerin büyüme sürecindeki çeşitli dinamik değişikliklerin evrimini tanımlar. Bu bağlantılar arasındaki etkileşim, filmin yapısını, morfolojisini ve özelliklerini etkiler.

Atomlar veya moleküller substratta vurulduğunda, substrat yüzeyi ile çarpışırlar, bir parçanın yansıtılmasına ve diğer kısmın yüzeyde kalmasına neden olurlar.

0200-00435 üst yüzük, silikon

Yüzeyde kalan atomlar ve moleküller kendi enerjilerinden ve substratın sıcaklığından etkilenir ve yüzey difüzyonu ve göçü meydana gelir. Bazıları yüzeyden ayrılırken, diğerleri kondensatlar oluşturmak için kısmen yüzey tarafından yüksek sıcaklıklarda adsorbe edilir. Tüm yoğuşma işlemi, sürekli ince bir filmin oluşumunda doruğa ulaşan çekirdek oluşumu, ada oluşumu, birleştirme ve büyüme gibi adımları içerir.

Yüksek kaliteli epitaksiyal filmler, iyi cihazlar yapmak için temeldir ve yüksek performanslı cihazların üretimini gerçekleştirmek için, filmlerin kesin kontrol ve yüksek kaliteli büyümesini elde etmek için büyüme teknolojilerini seçerken malzemelerin özelliklerini, uygulama gereksinimlerini, büyüme koşullarını ve diğer faktörleri kapsamlı bir şekilde dikkate almak gerekir.

İşte birkaç yaygın ince film epitaksi tekniği:

0200-00417 Halka ekle, silikon 150mm, düz.

Magnetron Püskürtme Teknolojisi

Magnetron püskürtme fiziksel bir biriktirme yöntemidir. Bu tip ekipman nispeten basit bir yapıya sahiptir, parametreleri ayarlayarak ince filmlerin büyümesini kontrol etmek kolaydır ve biraz daha büyük film malzemelerinin hazırlanması için uygundur ve bu teknoloji endüstri ve laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şematik diyagram aşağıda, esas olarak bir elektrik alanının etkisi altındaki elektronların hızlanması, AR atomuna çarparak ve AR atomunu AR+ ve elektronlara iyonlaştırarak gösterilmiştir.

Yüksek hızlı argon iyonları hedefe çarptığında, hedef atomlar hedeften kopmak ve yoğun bir film oluşturmak için substrata düşmek için yeterli ivme kazanır. Magnetron püskürtme teknolojisi DC püskürtme ve radyo frekansı püskürtme olarak ayrılır. Genel olarak konuşursak, hedef yarı iletkenler ve seramikler gibi zayıf iletkenliğe sahip bir malzeme olduğunda, hedefe bağlı mevcut kaynak bir radyo frekansı güç kaynağıdır; Hedef Au, TI ve diğer metal malzemeler olduğunda, bağlı güç kaynağı bir DC kaynağıdır.

Organometalik bileşiklerin kimyasal buhar birikimi

MOCVD bir kemoepitaksiyal büyüme yöntemidir. 20. yüzyılın 60'larından bu yana, bu teknoloji Manasevit ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Rockwell Company tarafından önerildi ve şimdi yarı iletken ince filmlerin kitlesel hazırlanması için ana teknoloji haline geldi. Reaktanları bir taşıyıcı gaz yoluyla odaya taşıyarak ve uygun koşullar altında kimyasal bir reaksiyon geçirerek, GA2O3 filmlerinin hazırlanması örnek olarak alınır:

Metal-organik kaynak trietilgalyum (TEGA), oksijen reaksiyon gazı olarak kullanılır ve inert gaz argonu taşıyıcı gazı olarak kullanılır ve deney için gerekli metal-organik reaksiyon kaynağı, taşıyıcı gazı boyunca gaz biçiminde gaz formunda transpekasyon ile karıştırılır ve son olarak termal reaksiyon ile karıştırılır. Gaz oranının kesin kontrolünden sonra yüksek kaliteli epitaksiyal film.

MOCVD'nin reaksiyon akış şeması aşağıdaki gibidir:

MOCVD teknolojisi aşağıdaki özelliklere sahiptir:

Çok çeşitli malzemeler hazırlanabilir: Silisitler, nitrürler, oksitler vb. Gibi neredeyse tüm bileşik yarı iletken malzemeleri hazırlamak için kullanılabilir. Bu nedenle, bu teknoloji yarı iletken endüstrisinde çok önemli bir ince film hazırlama teknolojisi haline gelmiştir.

2. Büyüme oranı, geniş bir aralıkta sürekli olarak ayarlanabilir ve bileşik filmlerin ultra ince katmanlarının büyümesi için uygundur. Reaktan gaz akışının akış hızını ayarlayarak ve kontrol ederek, filmin büyüme hızı ve doping konsantrasyonu gibi parametreler bu teknolojinin kullanımı sırasında kolayca ayarlanabilir. Ek olarak, reaksiyon odasındaki reaksiyon gazı herhangi bir zamanda değiştirilebildiğinden, bu teknoloji, karmaşık heteroströmlerin hazırlanmasına elverişli olan heteroepitaksiyal büyüme sırasında malzemeyi bariz bir arayüz haline getirebilir.

3. tarafından hazırlanan film, iyi saflık ve tekdüzelik, yüksek tekrarlanabilirlik ve ekipmanın yüksek derecede otomasyonuna sahiptir, bu da geniş bir alan üretmeyi mümkün kılar ve endüstriyel üretim için uygundur.

4. Situ izleme, büyüme sürecinde filmin kalitesini ve performansını daha da sağlar. Benzersiz avantajları ve özellikleri ile MOCVD teknolojisi, yarı iletken ince film hazırlığı alanında önemli bir konuma sahiptir ve bilimsel araştırma ve endüstriyel uygulamalar için güçlü destek sağlar.

Lazer Moleküler Işın Epitaksi Sistemi

Lazer moleküler ışın epitaksisi (LMBE), geçen yüzyılın 90'larında gelişmeye başladı, yeni bir yüksek hassasiyetli film yapma teknolojisidir, LMBE sadece PLD preparatındaki çeşitli materyallerin avantajlarını miras almakla kalmaz, aynı zamanda büyüme sürecinin giriş sürecinin getirilerek kesin düzenlemelerini gerçekleştirir.

Bu gerçek zamanlı izleme teknolojisi, araştırmacıların filmin büyüme durumunu gerçek zamanlı olarak gözlemlemelerini ve filmin kalitesi ve performansının en iyi şekilde olmasını sağlamak için büyüme parametrelerini zamanında ayarlamalarını sağlar.

LMBE'nin özelliklerine göre, bu teknoloji yarı iletken süperlattise malzemelerini büyütmek için kullanılabilir ve ayrıca süper iletkenler, optik kristaller, ferroelektrikler, piezoelektrikler, ferromagnetler ve organik polimerler gibi çok eleman, yüksek eritme ve karmaşık katmanlı ince filmlerin büyümesi için de uygundur.

Buna ek olarak, bu yöntem karşılık gelen lazer maddesi etkileşimi ve film oluşturma sürecinin fiziği ve kimyası üzerinde temel araştırmalar yapabilir. LMBE'nin temel prensibi, hedefe vurmak için yüksek enerjili bir lazer kullanmaktır, böylece hedefteki atomlar düşer, substrata ulaşır, substratın yüzeyinde çekirdektir ve toplanmaya devam eder ve yavaş yavaş tam bir filme dönüşür.

Lazer moleküler ışın epitaksi sisteminin şematik diyagramı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Bu epitaksiyal yöntem aşağıdaki özelliklere sahiptir:

1. İnce film yapısının yüksek çözünürlüğü: Büyüme hızı yavaş, genellikle saniyede yaklaşık bir atomik tabaka, bu nedenle bu büyüme yöntemiyle film epitaksiyal, düzgün bir şekilde ve mükemmel bir şekilde kontrol edilmesi gereken diğer ince filmlerin büyümesi için çok uygun olan düzgün kaliteye ve mükemmel kristalliğe sahiptir.

2. Büyüme süreci, yüksek saflıkta epitaksiyal büyüme sağlayabilen ultra yüksek vakum koşulları altında gerçekleştirilir.

3. Büyüme süreci ve büyüme oranı kesinlikle kontrol edilebilir ve Rheed tarafından izlenebilir, böylece film büyüme kalınlığının doğru kontrolünü sağlamak için gerçek zamanlı izleme elde edilebilir.

4. İnce film karakterizasyon teknikleri genellikle XRD, SEM, TEM, atomik kuvvet mikroskopisi (AFM), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve ultraviyole görülebilir absorpsiyon spektroskopisini kullanır.

(1) X-ışını difraktometresi

XRD, kristal yapıyı incelemenin ve malzemelerin bileşimini analiz etmenin bir yoludur. Ana çalışma prensibi, ölçülecek kristal yapının yüzeyini ışınlamak için bir X-ışınları kirişi kullanmaktır, çünkü kristaldeki röntgen ve yüzey aralığı benzerdir, bu nedenle girişim fenomeni meydana gelir ve güçlü kırınım saçakları üretir. Kırınım ilişkisi, Bragg kırınım formülünü karşılar:

Bu test yöntemi, yoğun ve hızlı olduğu ve malzemede herhangi bir hasara neden olmadığı için yoğun madde fiziği, malzeme bilimi, mineraloji ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

 

(2) Atomik kuvvet mikroskopisi

AFM, katı malzeme yüzeylerinin yapısını ve pürüzlülüğünü analiz edebilir. AFM'nin çalışma prensibi esas olarak, ölçülecek numunenin yüzeyindeki atomlarla tam olarak temas etmek ve nanometre çözünürlüğünü analiz ederek prob ve yüzey atomları arasındaki atomik kuvvet değişikliklerini görüntülemek için probu uygulamaktır.

(3) Tarama Elektron Mikroskopisi

SEM'in yarı iletkenlerde uygulanması esas olarak numunelerin yüzey büyümesini gözlemlemektir ve kesit SEM, çok katmanlı örneklerin büyüme durumunu ve kalınlık analizini gözlemleyebilir. Temel prensip, numunenin genişlemiş bir görüntüsünü üretmek, numuneyi odaklanmış bir elektron ışını ile taramak ve daha sonra görüntüleme için numunenin yüzeyinde üretilen ikincil elektronları/geri saçılmış elektronları araştırmak için bir elektron demeti kullanmaktır.

(4) Transmisyon elektron mikroskopisi

TEM öncelikle numunelerin yüksek büyütülmüş görüntülemesi için kullanılır. Temel prensip, elektron tabancası tarafından yayılan elektronların, yaklaşık 100-400 kV olan yüksek basınçta hızlandırılması ve daha sonra bir kondenser lens ile numuneye odaklanmasıdır. Numune elektronların geçmesi için yeterince ince olmalıdır. Geçiş elektronları arka odak düzleminde bir kırınım paterni ve görüntü düzleminde büyütülmüş bir mikroskop oluşturur.

Diğer lenslerle mikroskobik görüntüler ve kırınım paternleri gözlem veya elektrofotografik belgeler için fosfor ekranlarına yansıtılabilir. Bu yöntemle elde edilen kırınım paterni, numune hakkında yapısal bilgiler verebilir. Bir tarama iletim elektron mikroskobunda (STEM), yaklaşık 0 çapında bir ışın, test örneğini taramak için 1 nm kullanılır ve objektif lens, taşınan elektronları kiriş tarafından taranan tüm noktalarda tespit eder ve arka odak düzleminde sabit bir alana karşılık gelir.

STEM'deki birincil elektronlar da tıpkı SEM'de olduğu gibi sekonder elektronlar, geri saçılmış elektronlar, X-ışınları ve numunenin üstünde ışık üretir. Numunenin altındaki elektronların esnek olmayan saçılması, elektron enerji kaybını analiz etmek için kullanılabilir. Bu, cihazı gerçek bir analitik elektron mikroskobu yapar ve yüksek çözünürlüklü TEM (HTEM), kafes görüntüleme olarak da bilinen atom sırasının yapısal bilgilerini verebilir. Bu, özellikle yarı iletken entegre devrelerin geliştirilmesinde önemli bir arayüz analizi aracıdır.

(5) X-ışını fotoelektron spektroskopisi

XPS, katı malzemelerin yüzey kimyasını incelemek için kullanılabilen güçlü bir yüzey analiz tekniğidir. X-ışınları malzemenin yüzeyini ışınladığında, kaçan fotoelektronlar XPS sistemindeki özel algılama ekipmanı tarafından yakalanır. Bu fotoelektronların enerjisini ve miktarını ölçerek, malzemenin yüzey elemanları hakkında zengin bir bilgi elde edilebilir. Örneğin, farklı elementler farklı elektron bağlama enerjilerine sahiptir, bu nedenle fotoelektronların enerji dağılımını analiz ederek, malzemenin yüzeyindeki element tipini belirlemek mümkündür. Elde edilen veri sonuçları, örnek eleman bilgisinin analizi için malzemenin fotoelektron spektrumunu çizmek için apsis olarak elektron bağlanma enerjisi ve nispi yoğunluk ile apsis olarak kullanılabilir.

(6) UV-vis emilim spektroskopisi

Bir maddenin molekülü, elektromanyetik dalgaları ultraviyoleden görünür bölgeye (genellikle 190-800 nm) emme yeteneğine sahiptir, bu da değerlik elektronlarının zemin durumundan uyarılmış duruma geçişine, yani ultraviyole-görülebilir emilim spektrumu elde edilebilir. UV-vis spektrumundan elde edilen veriler analiz edilerek, malzemenin ana emme bantları elde edilebilir. TAUC formülü ile birleştiğinde, malzemenin bant boşluğu genişliği çıkarılır.