Yarımkeçirici istehsalında fotolitoqrafiya və aşındırma ən çox qeyd olunan proseslər olsa da, epitaksial və ya nazik təbəqə çökdürmə üsulları da eyni dərəcədə vacibdir. Bu məqalədə çip istehsalında istifadə olunan bir neçə ümumi nazik təbəqə çökdürmə üsulu təqdim olunur, o cümlədənMOCVD, maqnetron püskürtməsivəPECVD.
Çip istehsalında nazik təbəqə prosesləri niyə vacibdir?
Təsəvvür edin ki, sadə bişmiş çörək təsəvvür edin. Öz-özlüyündə dadı xoşagəlməz ola bilər. Lakin, səthi müxtəlif souslarla - məsələn, duzlu lobya pastası və ya şirin malt siropu ilə fırçalamaqla onun dadını tamamilə dəyişə bilərsiniz. Bu dad artırıcı örtüklər oxşardır...nazik təbəqələryarımkeçirici proseslərdə, yastı çörək özü isə təmsil edirsubstrat.
Çip istehsalında nazik təbəqələr çoxsaylı funksional rolları - izolyasiya, keçiricilik, passivasiya, işığın udulması və s. - yerinə yetirir və hər bir funksiya müəyyən bir çökmə texnikasını tələb edir.
1. Metal-Üzvi Kimyəvi Buxar Çökməsi (MOCVD)
MOCVD, yüksək keyfiyyətli yarımkeçirici nazik təbəqələrin və nanostrukturların çökdürülməsi üçün istifadə edilən yüksək dərəcədə inkişaf etmiş və dəqiq bir texnikadır. LED, lazer və güc elektronikası kimi cihazların istehsalında mühüm rol oynayır.
MOCVD Sisteminin Əsas Komponentləri:
- Qaz Çatdırılma Sistemi
Reaktivlərin reaksiya kamerasına dəqiq daxil edilməsindən məsuldur. Buraya aşağıdakıların axınının idarə olunması daxildir:
-
Daşıyıcı qazlar
-
Metal-üzvi sələflər
-
Hidrid qazları
Sistem, böyümə və təmizləmə rejimləri arasında keçid üçün çox yönlü klapanlara malikdir.
-
Reaksiya Palatası
Faktiki maddi artımın baş verdiyi sistemin ürəyi. Komponentlərə aşağıdakılar daxildir:-
Qrafit tutucu (substrat tutucu)
-
Qızdırıcı və temperatur sensorları
-
Yerində monitorinq üçün optik portlar
-
Avtomatik lövhə yükləmə/boşaltma üçün robot qollar
-
- Böyümə Nəzarət Sistemi
Proqramlaşdırıla bilən məntiq kontrollerlərindən və ana kompüterdən ibarətdir. Bunlar çökdürmə prosesi boyunca dəqiq monitorinq və təkrarlanmanı təmin edir. -
Yerində Monitorinq
Pirometrlər və reflektometrlər kimi alətlər aşağıdakıları ölçür:-
Film qalınlığı
-
Səth temperaturu
-
Substrat əyriliyi
Bunlar real vaxt rejimində geribildirim və tənzimləmə imkanı verir.
-
- Egzoz Təmizləmə Sistemi
Təhlükəsizlik və ətraf mühitə uyğunluğu təmin etmək üçün zəhərli yan məhsulları termal parçalanma və ya kimyəvi katalizdən istifadə edərək emal edir.
Qapalı Duş Başlığı (CCS) Konfiqurasiyası:
Şaquli MOCVD reaktorlarında, CCS dizaynı qazların duş başlığı quruluşundakı alternativ burunlar vasitəsilə bərabər şəkildə vurulmasına imkan verir. Bu, vaxtından əvvəl reaksiyaları minimuma endirir və vahid qarışdırmanı artırır.
-
Thefırlanan qrafit susceptoruqazların sərhəd təbəqəsinin homogenləşməsinə kömək edir və lövhə boyunca filmin vahidliyini artırır.
2. Maqnetron püskürtmə
Maqnetron püskürtmə, xüsusilə elektronika, optika və keramika sahələrində nazik təbəqələr və örtüklər çökdürmək üçün geniş istifadə olunan fiziki buxar çökdürmə (PVD) metodudur.
İş prinsipi:
-
Hədəf Materialı
Çökdürüləcək mənbə materialı — metal, oksid, nitrid və s. — katoda bərkidilir. -
Vakuum Kamerası
Çirklənmənin qarşısını almaq üçün proses yüksək vakuum altında aparılır. -
Plazma Generasiyası
Adətən arqon olan inert qaz plazma əmələ gətirmək üçün ionlaşır. -
Maqnit Sahəsinin Tətbiqi
Maqnit sahəsi ionlaşma səmərəliliyini artırmaq üçün elektronları hədəfin yaxınlığında məhdudlaşdırır. -
Püskürtmə prosesi
İonlar hədəfi bombardman edərək, kameradan keçən və substrata çökən atomları yerindən tərpədir.
Maqnetron püskürtmənin üstünlükləri:
-
Vahid Film Çöküntüsüböyük ərazilər boyunca.
-
Kompleks birləşmələri çökdürmə qabiliyyətiərintilər və keramika da daxil olmaqla.
-
Tənzimlənən Proses Parametrləriqalınlığın, tərkibin və mikrostrukturun dəqiq idarə olunması üçün.
-
Yüksək Film Keyfiyyətigüclü yapışma və mexaniki möhkəmliyə malikdir.
-
Geniş Material Uyğunluğu, metallardan oksidlərə və nitridlərə qədər.
-
Aşağı Temperatur Əməliyyatı, temperatur həssas substratlar üçün uyğundur.
3. Plazma ilə Gücləndirilmiş Kimyəvi Buxar Çöküntüsü (PECVD)
PECVD, silikon nitrid (SiNx), silikon dioksid (SiO₂) və amorf silikon kimi nazik təbəqələrin çökdürülməsi üçün geniş istifadə olunur.
Prinsip:
PECVD sistemində, öncü qazlar vakuum kamerasına daxil edilir, burada aparıltı boşalması plazmasıistifadə edilərək yaradılır:
-
RF həyəcanı
-
DC yüksək gərginlik
-
Mikrodalğalı və ya impulslu mənbələr
Plazma qaz fazalı reaksiyaları aktivləşdirir və substratda çökərək nazik bir təbəqə əmələ gətirən reaktiv növlər əmələ gətirir.
Çökdürmə addımları:
-
Plazma əmələ gəlməsi
Elektromaqnit sahələri ilə həyəcanlanan sələf qazlar reaktiv radikallar və ionlar əmələ gətirmək üçün ionlaşır. -
Reaksiya və Nəqliyyat
Bu növlər substrata doğru hərəkət etdikcə ikinci dərəcəli reaksiyalara məruz qalırlar. -
Səth reaksiyası
Substrata çatdıqda, onlar adsorbsiya olunur, reaksiyaya girir və bərk bir təbəqə əmələ gətirir. Bəzi yan məhsullar qazlar şəklində buraxılır.
PECVD-nin üstünlükləri:
-
Əla Vahidlikfilm tərkibi və qalınlığı baxımından.
-
Güclü Yapışmahətta nisbətən aşağı çökmə temperaturlarında belə.
-
Yüksək Çökmə Nisbətləri, sənaye miqyaslı istehsal üçün uyğun hala gətirir.
4. Nazik Film Xarakteristikasının Təsnifatı Texnikaları
Nazik təbəqələrin xüsusiyyətlərini anlamaq keyfiyyətə nəzarət üçün vacibdir. Ümumi üsullara aşağıdakılar daxildir:
(1) Rentgen Difraksiyası (RŞD)
-
MəqsədKristal strukturlarını, qəfəs sabitlərini və istiqamətlərini təhlil edin.
-
PrinsipBragg qanununa əsaslanaraq, rentgen şüalarının kristal materialdan necə difraksiyalandığını ölçür.
-
TətbiqlərKristalloqrafiya, faza analizi, deformasiya ölçülməsi və nazik təbəqənin qiymətləndirilməsi.
(2) Skaner Elektron Mikroskopiyası (SEM)
-
MəqsədSəth morfologiyasını və mikrostrukturunu müşahidə edin.
-
PrinsipNümunə səthini skan etmək üçün elektron şüasından istifadə edir. Aşkarlanan siqnallar (məsələn, ikinci dərəcəli və geri səpələnmiş elektronlar) səth detallarını aşkar edir.
-
TətbiqlərMaterialşünaslıq, nanotexnologiya, biologiya və nasazlıq təhlili.
(3) Atom Qüvvəsi Mikroskopiyası (AQM)
-
MəqsədAtom və ya nanometr çözünürlüyündə təsvir səthləri.
-
PrinsipKəskin zond sabit qarşılıqlı təsir qüvvəsini qoruyarkən səthi skanlayır; şaquli yerdəyişmələr 3D topoqrafiya yaradır.
-
TətbiqlərNanostruktur tədqiqatı, səth pürüzlülüyünün ölçülməsi, biomolekulyar tədqiqatlar.
Yazı vaxtı: 25 iyun 2025