Erfahren Sie mehr über die Technologie für die Dünnfilmvorbereitung in einem Artikel

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Das epitaxiale Wachstum von Dünnfilmen ist eine wichtige Methode für Materialvorbereitungen, die in Halbleitergeräten, Optoelektronik und Nanotechnologie häufig verwendet wird.

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

Im Vergleich zu Schüttgutmaterialien haben Dünnfilme die Eigenschaften der einfachen Vorbereitung, einfacher Modifikation und niedrigen Kosten. Gleichzeitig sind dünne - film - basierte Geräte in Massen und Größe kleiner und sind leichter in SI - basierte CMOS und Micro - Electro- mechanische Systeme (MEMS) -Technologien zu integrieren, um eine hohe Integration zu erreichen.

Gegenwärtig umfasst die Technologie zur Vorbereitung dünner Filme hauptsächlich Sputterablagerung, Vakuumverdampfung, Molekularstrahl -Epitaxie (MBE), Chemical Bad Deposition (CBD) und andere Methoden.

0020-33806 DPS + POLY Upper Chamber

Vakuumverdampfung

Die Vakuumverdampfung ist eine Methode zum Erhitzen von Rohstoffen (auch als Ziele bekannt) im Verdampferbehälter in einer Vakuumkammer, wodurch ihre Atome oder Moleküle zu einem Dampfstrom untermauert werden, um sie mit einem soliden Substrat auf die Oberfläche eines soliden Substrats zu transportieren und dann in einen geringeren Film zu reagieren. Die Vakuumverdampfungsbeschichtungsausrüstung umfasst hauptsächlich Vakuumkammer, Verdunstungsquelle oder Verdunstungsheizung, Substrat, Substratheizung und Thermometer. Normalerweise muss der Schmelzpunkt des durch thermischen Verdampfung abgelagerten Materials unter 1500 Grad liegen, und die Verdunstungsrate wird durch den Heizstrom während des Abscheidungsprozesses angepasst. Um die Gleichmäßigkeit der Zusammensetzung und Dicke des verdampften Films und die Wiederholbarkeit des Verdampfungsprozesses zu gewährleisten, ist es auch erforderlich, den Substrat -Rotationstisch und das Quarz -Partialfilm -Dicke -Überwachungssystem zusätzlich auszurüsten. Die Vakuumverdampfung besteht aus drei Hauptprozessen, wie in der Abbildung gezeigt:

Als Beispiel wird das feste Phasenziel - in eine Dampfphase bei hoher Temperatur umgewandelt.

Then, the vaporized atoms or molecules are transported between the evaporation source and the substrate, and the number of collisions between the gas-phase particles and the residual gas molecules in the vacuum chamber during flight is directly affected by the vacuum℃and the distance between the target and the substrate, which determines the average free path of the evaporated atoms.The final stage of film formation involves the deposition of Vapor - Phasenpartikel auf der Oberfläche des Substrats, die wichtige Schritte wie Dampf - Phasenmaterialkondensation, Keimbildungszentrumbildung, Keimbildungswachstum und schließlich die Bildung eines kontinuierlichen Films umfasst.

Da die Substratemperatur signifikant niedriger ist als die Zieltemperatur, wird das Gas - Festphasenpartikel einem direkten Gas - festen Phasenübergang auf der Substratoberfläche unterzogen. Es ist wichtig zu betonen, dass alle oben genannten Prozessschritte in einer hohen Vakuumumgebung durchgeführt werden müssen. Wenn das Vakuum nicht ausreicht, kollidieren die verdunsteten Partikel häufig mit den Restgasmolekülen, was nicht nur zur Kontamination der Filmschicht durch Verunreinigungen zur Bildung von Oxiden führt, sondern auch schwierig sein kann, eine einheitliche und dichte Filmstruktur aufgrund der Streuung von Gasmolekülen zu bilden. Darüber hinaus kann das Ziel auch bei hohen Temperaturen auch Oxidierungen bei hohen Temperatern sein. Außerdem ist das Oxiden bei hohen Temperaturen. Die Vakuumverdunstung wird seit Jahrzehnten zur Herstellung von dünnen Filmen verwendet und ist sehr vielseitig.

In den letzten Jahren, um die chemische Reaktion zwischen Film Rohstoffen und Behältern bei hohen Temperaturen zu hemmen oder zu vermeiden, wurden viele Verbesserungen an Tiegel und Heizmethoden vorgenommen, wie z. Unter Verwendung eines Elektronenstrahls oder eines Lasers als Heizquelle wird eine kleine Fläche der Rohstoffoberfläche erhitzt, so dass die Fläche sofort eine hohe Temperatur erreicht.

Als Reaktion auf die zunehmenden Anforderungen an die funktionale Filmleistung werden Multi - Source Co - Verdampfer- und sequentielle Verdampfungsmethoden verwendet, um zusammengesetzte Filme mit komplexen Kompositionen oder Multi - -Schicht -Verbundfilmen herzustellen.

Darüber hinaus haben Forscher eine Reaktionsverdampfungsmethode für zusammengesetzte Filme entwickelt, die während der Verdunstung für die Trennung von Komponenten anfällig sind.

Die Vakuumverdampfungsmethode hat die Vorteile von geringen Kosten, einfacher Ausrüstung und einfacher Betrieb, und der Wachstumsmechanismus des durch diese Methode hinterlegten Films ist einfach, die Filmreinheit ist hoch, die Filmdicke ist präzise und kontrollierbar und klare Grafiken können mit der Verwendung der Maskenplatte erhalten werden. Der Hauptnachteil dieser Methode ist, dass die kinetische Energie des Gas -- -Phase -Atome, die durch thermische Verdunstung produziert werden, niedriger ist als die der Sputterablagerung, und die Bindung zwischen dem Substrat und dem Substrat nach Re - ist schwach, was durch das Heizen des Substrats verbessert werden kann.

Sputter -Abscheidungsmethode

Die Sputter -Abscheidungstechnologie ist ein wichtiger Zweig der PVD -Technologie (Physical Dampor Deposition). Es funktioniert mit der Verwendung von Funkfrequenzenergie- oder Laserstrahlen, um verdünnte Gase (AR, O2, N2 usw.) in der Vakuumkammer zu aktivieren, um hoch - Energieplasma zu bilden. Die Ionen in diesen Plasmen beschleunigen die Bombardierung der Zieloberfläche unter der Wirkung des elektrischen Feldes, und die Zielatome erhalten eine ausreichende Energie, um durch kinetische Energieübertragung von der Gitterbindung abzubrechen, und wandern dann in gasförmiger Form und Ablagerung auf der Oberfläche des Substrats, um einen dünnen Film zu bilden.

Die derzeit verwendete Sputter -Abscheidungstechnologie umfasst hauptsächlich Diodensputter-, Tripol -Sputter-, reaktives Sputter- und Magnetron -Sputtern.

Diese Technologie baut ein geschlossenes Magnetfeld in einer Vakuumkammer auf, und seine Richtung parallel zur Zieloberfläche kann das Plasma und die sekundären Elektronen in der Nähe des Ziels einschränken und die Ionisierungseffizienz von Argon verbessern. Dieser magnetische Einschränkungseffekt kann gleichzeitig die Anzahl der hohen - -Egleiden und ihre kinetische Energie im Plasma erhöhen, wodurch der Bombardierungseffekt von hohem - -Energiespartikeln auf der Oberfläche des Sputternziels erheblich verbessert wird und eine signifikante Erhöhung der Ablagerungsrate von Dünnfilmen erreicht wird.

Aufgrund der Hochfilmbildungsrate haben Atome nicht genügend Zeit, um auf die niedrigste Energieposition im Kristallgitter zu wandern, so

Diese Technik kann jedoch verwendet werden, um große Bereiche von Dünnfilmen abzulegen und durch Quarzkristalloszillatoren eine genaue Kontrolle der Filmdicke zu erreichen.

Ablagerungsmethode Chemie Bad

Der früheste Film von Bleisalzverbindungen, die unter Verwendung der CBD -Methode abgelagert werden, ist PBS, das bis zur Ära des Zweiten Weltkriegs zurückgeht. In den sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts wurde diese Technologie häufig zur Einzahlung von PBSE -Filmen verwendet. Das schematische Diagramm der gemeinsamen CBD -Reaktorgeräte und -prinzipien ist in der Abbildung dargestellt:

Unter bestimmten Bedingungen erfährt der Vorläufer eine Hydrolysereaktion, um Pb 2+ und SE2- in der Lösung zu erzeugen. Wenn die Konzentration dieser beiden Ionen zunimmt, um die Lösungskonzentrationsproduktkonstante zu überschreiten, wird die PBSE-Ausfällung aus der Lösung zur Bildung eines PBSE-Films erzeugt.

Die PB 2+ Quellen sind normalerweise PB (NO3) 2 und PB (CH3COO) 2, und die SE2-Ion-Quellen sind (NH2) 2CSE und NA2SESO3.

0040-02544 Oberkörper, DPS-Metall

Die Kerntechnologie der CBD -Technologie zur Ablagerung von Dünnfilmen besteht darin, die Hydrolysereaktion von Vorläufern zu regulieren und die Ablagerungsrate und die Filmbildung der Filmbildung von PBSE -Filmen zu kontrollieren, indem die Konzentration von Vorläufern, pH -Wert, Reaktionstemperatur, Reaktionszeit und andere Prozessparameter gesteuert werden.

Der CBD -Prozess ist die Mainstream -Methode zur Vorbereitung von PBSE -Filmen aufgrund seines einfachen Geräts, der schnellen Filmbildung, niedrigen Prozesskosten und einer einfachen Kontrolle der Reaktion.

Darüber hinaus reagiert es normalerweise bei Temperaturen unter 100 Grad und ist mit Substratmaterialien stark kompatibel.