Erfahren Sie mehr über die Chipbeschichtungstechnologie und die Testmethoden in einem Artikel

Dieser Prozess beinhaltet die Ablagerung von Atomen oder Molekülen der Materialschicht für Schicht auf der Oberfläche des Substrats, um einen dünnen Film mit spezifischen Eigenschaften und Struktur zu bilden, sodass sein Wachstumsprozess die Struktur des Films sowie seine endgültigen Eigenschaften direkt beeinflusst.

Die epitaxiale Wachstumskinetik von Dünnfilmen beschreibt die Entwicklung verschiedener dynamischer Veränderungen im Wachstumsprozess von Dünnfilmen, die mehrere Schlüsselverbindungen wie Oberflächendiffusion, Adsorption, Desorption und Aggregation umfassen. Die Wechselwirkung zwischen diesen Verbindungen beeinflusst die Struktur, Morphologie und Eigenschaften des Films.

Wenn Atome oder Moleküle auf das Substrat geschossen werden, kollidieren sie mit der Substratoberfläche, wodurch ein Teil reflektiert wird und der andere Teil auf der Oberfläche bleibt.

0200-00435 Top Ring, Silizium

Atome und Moleküle, die auf der Oberfläche bleiben, werden durch ihre eigene Energie und die Temperatur des Substrats beeinflusst, und die Oberflächendiffusion und Migration treten auf. Einige werden von der Oberfläche abgelöst, während andere bei hohen Temperaturen teilweise von der Oberfläche zu Kondensaten adsorbiert werden. Der gesamte Kondensationsprozess umfasst Schritte wie Kernbildung, Inselbildung, Zusammenführung und Wachstum, die in der Bildung eines kontinuierlichen Dünnfilms gipfeln.

Hochwertige epitaxiale Filme sind die Grundlage für die Herstellung guter Geräte. Um die Herstellung von Hochleistungsgeräten zu erkennen, müssen die Eigenschaften der Materialien, Anwendungsanforderungen, Wachstumsbedingungen und andere Faktoren umfassend berücksichtigt werden, um die Wachstumstechnologien auszuwählen, um eine präzise Kontrolle und das qualitativ hochwertige Wachstum der Filme zu erreichen.

Hier sind einige häufige Dünnfilm -Epitaxy -Techniken:

0200-00417 Ring, Silicon 150 mm, flach.

Magnetronsputtertechnologie

Magnetronsputter ist eine physikalische Abscheidungsmethode. Diese Art von Ausrüstung hat eine relativ einfache Struktur, ist leicht zu kontrollieren, dass das Wachstum von Dünnfilmen durch Anpassen von Parametern zur Vorbereitung etwas größerer Filmmaterialien geeignet ist. Diese Technologie wird in Industrie und Labors weit verbreitet.

Das schematische Diagramm ist unten gezeigt, hauptsächlich durch die Beschleunigung von Elektronen unter der Wirkung eines elektrischen Feldes, des Treffs des AR -Atoms und der Ionisierung des AR -Atoms in AR+ und Elektronen.

Wenn die Hochgeschwindigkeits-Argonionen das Ziel treffen, gewinnen die Zielatome genug Dynamik, um sich vom Ziel zu lösen und auf das Substrat zu fallen, um einen dichten Film zu bilden. Die Magnetron -Sputtertechnologie ist in DC -Sputter- und Funkfrequenzspotten unterteilt. Wenn das Ziel ein Material mit schlechter Leitfähigkeit wie Halbleiter und Keramik ist, ist die aktuelle Quelle, die mit dem Ziel angeschlossen ist, im Allgemeinen eine Funkfrequenzleistung. Wenn das Ziel AU-, TI- und andere Metallmaterialien ist, ist die angeschlossene Stromversorgung eine DC -Quelle.

Chemische Dampfablagerung von organometallischen Verbindungen

MOCVD ist eine chemoepitaxiale Wachstumsmethode. Seit den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde diese Technologie von Manasevit und anderen von Rockwell Company in den USA vorgeschlagen und ist heute zur Mainstream -Technologie für die Massenvorbereitung von Halbleiter -Dünnfilmen geworden. Durch den Transport der Reaktanten in die Kammer durch ein Trägergas und eine chemische Reaktion unter geeigneten Bedingungen, wird die Herstellung von GA2O3 -Filmen als Beispiel angenommen:

Die Metall-organische Quelle ist Triethylgallium (TEGA), Sauerstoff als Reaktionsgas und das inerte Gasargon als Trägergas verwendet, und die Metall-organische Reaktionsquelle wird für das Experiment benötigt, die für das Experiment benötigt wird, wird in die Reaktionskammer in der Reaktionskammer in der Reaktionskammer in der Reaktionskammer in der Those-Temperation gemischt. Hochwertiger Epitaxialfilm nach präziser Kontrolle des Gasanteils.

Das Reaktionsflussdiagramm von MOCVD lautet wie folgt:

Die MOCVD -Technologie hat die folgenden Eigenschaften:

Es kann eine Vielzahl von Materialien hergestellt werden: Es kann verwendet werden, um fast alle zusammengesetzten Halbleitermaterialien wie Silizide, Nitride, Oxide usw. vorzubereiten

2. Die Wachstumsrate ist über einen weiten Bereich kontinuierlich einstellbar und ist für das Wachstum von ultradünnen Schichten von zusammengesetzten Filmen geeignet. Durch Einstellen und Steuerung der Durchflussrate des Reaktantengasstroms können Parameter wie die Wachstumsrate des Films und die Dopingkonzentration während der Verwendung dieser Technologie leicht angepasst werden. Da das Reaktionsgas in der Reaktionskammer jederzeit umgeschaltet werden kann, kann diese Technologie das Material während des heteroepitaxialen Wachstums zu einer offensichtlichen Grenzfläche bilden, die der Herstellung komplexer Heterostrukturen förderlich ist.

3. Der von IT erstellte Film hat eine gute Reinheit und Gleichmäßigkeit, eine hohe Wiederholbarkeit und ein hohes Maß an Automatisierung der Ausrüstung, was es ermöglicht, ein großes Gebiet zu produzieren und für die industrielle Produktion geeignet zu sein.

4. Die Überwachung der In-situ stellt die Qualität und Leistung des Films während des Wachstumsprozesses weiter sicher. Mit seinen einzigartigen Vorteilen und Eigenschaften nimmt die MOCVD -Technologie eine wichtige Position im Bereich der Semiconductor -Dünnfilmvorbereitung ein und bietet eine starke Unterstützung für wissenschaftliche Forschung und industrielle Anwendungen.

Lasermolekularstrahl -Epitaxie -System

In den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts entwickelte sich die Lasermolekularbalken-Epitaxie (LMBE), die eine neue hochpräzisen Film-Herstellungstechnologie ist. LMBE erbt nicht nur die Vorteile von hoher Effizienz, Flexibilität und geeignet für eine Vielzahl von Materialien in der PLD-Vorbereitung, sondern realisiert auch die präzise Regulierung des Filmwachstums.

Diese Echtzeit-Überwachungstechnologie ermöglicht den Forschern, den Wachstumsstatus des Films in Echtzeit zu beobachten und die Wachstumsparameter rechtzeitig anzupassen, um sicherzustellen, dass die Qualität und Leistung des Films von seiner besten Seite ist.

Nach den Merkmalen von LMBE kann diese Technologie zum Anbau von Halbleiter-Superlattice-Materialien verwendet werden und eignet sich auch für das Wachstum von Multi-Elemente-, hochmelken- und komplexen, geschichteten Dünnfilmen wie Supraleitern, optischen Kristallen, Ferroelektrik, Piezoelektrik, Ferromagnetern sowie organischen Polyerteilen.

Darüber hinaus kann diese Methode auch Grundlagenforschung zur entsprechenden Laser-Materie-Wechselwirkung sowie zur Physik und Chemie des Filmbildungsprozesses durchführen. Das Grundprinzip von LMBE besteht darin, einen energiegeladenen Laser zu verwenden, um das Ziel zu erreichen, so dass die Atome am Ziel abfallen, das Substrat erreichen, auf der Oberfläche des Substrats kern und weiterhin aggregieren und allmählich in einen vollständigen Film erweitern.

Das schematische Diagramm des Lasermolekularstrahlpitaxie -Systems ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Diese epitaxiale Methode hat die folgenden Eigenschaften:

1. hohe Auflösung der Dünnfilmstruktur: Die Wachstumsrate ist langsam, im Allgemeinen etwa eine Atomschicht pro Sekunde, sodass der Film Epitaxial durch diese Wachstumsmethode eine gleichmäßige Qualität und eine hervorragende Kristallinität aufweist, was für das Wachstum von Superlattice und anderen Dünnfilmen, die genau kontrolliert werden müssen, sehr geeignet ist.

2. Der Wachstumsprozess erfolgt unter ultrahoch-hohen Vakuumbedingungen, wodurch ein hoher epitaktisches Wachstum erzielt wird.

3. Die Wachstumsprozess und die Wachstumsrate können strikt kontrolliert und durch RHEED überwacht werden, sodass die Echtzeitüberwachung erreicht werden kann, um eine genaue Kontrolle über die Dicke des Filmwachstums zu erreichen.

4. Dünnfilmcharakterisierungstechniken verwenden normalerweise XRD, SEM, TEM, Atomkraftmikroskopie (AFM), Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) und ultraviolett-sichtbare Absorptionsspektroskopie, um die Kristalltyp, die Kristallqualität, die Bandlücke, die Morphologie-Eigenschaften sowie die Erstellung und die Erstellung der Bande zu bestimmen.

(1) Röntgen-Diffraktometer

XRD ist ein Mittel, um die Kristallstruktur zu untersuchen und die Zusammensetzung von Materialien zu analysieren. Das Hauptarbeitsprinzip besteht darin, einen Strahl von Röntgenstrahlen zu verwenden, um die zu messende Oberfläche der Kristallstruktur zu bestrahlen, da das Röntgen- und Oberflächenabstand im Kristall ähnlich sind, sodass das Interferenzphänomen auftritt und starke Beugungsfressen erzeugt. Die Beugungsbeziehung erfüllt die Bragg -Beugungsformel:

Diese Testmethode wird häufig in Physik, Materialwissenschaft, Mineralogie und anderen Bereichen kondensierte Materie verwendet, da sie bequem und schnell ist und das Material nicht beschädigt.

 

(2) Atomkraftmikroskopie

AFM kann die Struktur und Rauheit von festen Materialoberflächen analysieren. Das Arbeitsprinzip von AFM besteht hauptsächlich darin, die Sonde anzuwenden, um die Atome auf der zu messenden Oberfläche der Probe vollständig zu kontaktieren und die Atomkraft ändert sich zwischen der Sonde und den Oberflächenatomen durch Analyse der Nanometerauflösung.

(3) Rasterelektronenmikroskopie

Die Anwendung von SEM in Halbleitern besteht hauptsächlich darin, das Oberflächenwachstum von Proben zu beobachten, und der Querschnitts-SEM kann den Wachstumszustand und die Dicke von Multilayer-Proben beobachten. Das Grundprinzip besteht darin, einen Elektronenstrahl zu verwenden, um ein vergrößertes Bild der Probe zu erzeugen, die Probe mit einem fokussierten Elektronenstrahl zu scannen und dann die sekundären Elektronen/Rückstreutelektronen zu untersuchen, die auf der Oberfläche der Probe zur Bildgebung erzeugt werden.

(4) Transmissionselektronenmikroskopie

TEM wird in erster Linie für die Bildgebung von Proben mit hoher Vergrößerung verwendet. Das Grundprinzip ist, dass die von der Elektronenpistole emittierten Elektronen mit hohem Druck beschleunigt werden, was ungefähr 100-400 KV ist und sich dann durch ein Kondensatorobjektiv auf die Probe konzentriert. Die Probe muss dünn genug sein, damit die Elektronen durchlaufen werden können. Die übertragenen Elektronen bilden ein Beugungsmuster in der hinteren Fokusebene und ein vergrößertes Mikroskop in der Bildebene.

Mit anderen Linsen können mikroskopische Bilder und Beugungsmuster zur Beobachtung oder elektrophotografischen Dokumentation auf Phosphorscreens projiziert werden. Das durch diese Methode erhaltene Beugungsmuster kann strukturelle Informationen über die Probe liefern. In einem Scan -Transmission -Elektronenmikroskop (STEM) wird ein Strahl mit einem Durchmesser von etwa 0. 1 nm zum Scannen der Testprobe verwendet, und die objektive Linse erkennt die transportierten Elektronen an allen von der Balken gescannten Punkten und entspricht einem festen Bereich in der hinteren Fokusebene.

Primärelektronen im Stamm erzeugen auch sekundäre Elektronen, Rückstreuelektronen, Röntgenstrahlen und Licht über der Probe, genau wie in SEM. Die unelastische Streuung von Elektronen unterhalb der Probe kann verwendet werden, um den Elektronenergieverlust zu analysieren. Dies macht das Gerät zu einem echten analytischen Elektronenmikroskop und hochauflösender TEM (HTEM) kann strukturelle Informationen über die Reihenfolge von Atomen liefern, die auch als Gitterbildgebung bezeichnet werden. Dies ist ein wichtiges Mittel zur Schnittstellenanalyse, insbesondere bei der Entwicklung von integrierten Halbleitern.

(5) Röntgenphotoelektronenspektroskopie

XPS ist eine leistungsstarke Oberflächenanalysetechnik, mit der die Oberflächenchemie fester Materialien untersucht werden kann. Wenn Röntgenstrahlen die Oberfläche des Materials bestrahlen, werden die entkommenden Photoelektronen dann durch spezielle Erkennungsgeräte im XPS-System erfasst. Durch Messen der Energie und Menge dieser Photoelektronen kann eine Fülle von Informationen über die Oberflächenelemente des Materials erhalten werden. Beispielsweise haben verschiedene Elemente unterschiedliche Elektronenbindungsenergien. Durch die Analyse der Energieverteilung von Photoelektronen ist es möglich, die Art des Elements auf der Oberfläche des Materials zu bestimmen. Die erhaltenen Datenergebnisse können als Abszissa mit der Elektronenbindungsenergie als Abszisse und der relativen Intensität als Ordinate zum Zeichnen des Photoelektronenspektrums des Materials zur Analyse der Probenelementinformationen verwendet werden.

(6) UV-Vis-Absorptionsspektroskopie

Das Molekül einer Substanz hat die Fähigkeit, elektromagnetische Wellen vom Ultraviolett in den sichtbaren Bereich (im Allgemeinen 190-800 nm) zu absorbieren, was zum Übergang seiner Valenzelektronen vom Grundzustand zum angeregten Zustand führt, dh das ultraviolet-issible Absorptionsspektrum kann erhalten werden. Durch Analyse der Daten aus dem UV-Vis-Spektrum können die Hauptabsorptionsbanden des Materials erhalten werden. In Kombination mit der TAUC -Formel wird die Bandlückenbreite des Materials abgeleitet.