ພາບລວມຂອງເທັກນິກການວາງຟິມບາງໆ: MOCVD, Magnetron Sputtering, ແລະ PECVD

ໃນການຜະລິດ semiconductor, ໃນຂະນະທີ່ photolithography ແລະ etching ແມ່ນຂະບວນການທີ່ໄດ້ກ່າວມາເລື້ອຍໆ, ເຕັກນິກການຝາກຮູບເງົາ epitaxial ຫຼືບາງໆແມ່ນມີຄວາມສໍາຄັນເທົ່າທຽມກັນ. ບົດ​ຄວາມ​ນີ້​ແນະ​ນໍາ​ວິ​ທີ​ການ​ຝາກ​ຮູບ​ເງົາ​ບາງ​ທົ່ວ​ໄປ​ຈໍາ​ນວນ​ຫນຶ່ງ​ທີ່​ນໍາ​ໃຊ້​ໃນ​ການ​ຜະ​ລິດ chip​, ລວມ​ທັງ​MOCVD, ການສະກົດແມ່ເຫຼັກ, ແລະPECVD.

ເປັນຫຍັງຂະບວນການຟິມບາງຈຶ່ງມີຄວາມສຳຄັນໃນການຜະລິດຊິບ?

ເພື່ອເປັນຕົວຢ່າງ, ໃຫ້ນຶກພາບເຂົ້າໜົມປັງອົບແບບທຳມະດາ. ດ້ວຍຕົວມັນເອງ, ມັນອາດຈະມີລົດຊາດທີ່ອ່ອນໂຍນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໂດຍການຖູພື້ນຜິວດ້ວຍຊອດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ - ຄ້າຍຄືຫມາກຖົ່ວ savory paste ຫຼື malt syrup ຫວານ - ທ່ານສາມາດປ່ຽນລົດຊາດຂອງມັນຢ່າງສົມບູນ. ການເຄືອບເພີ່ມລົດຊາດເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບຮູບເງົາບາງໆໃນຂະບວນການ semiconductor, ໃນຂະນະທີ່ flatbread ຕົວຂອງມັນເອງເປັນຕົວແທນຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນ.

ໃນການຜະລິດຊິບ, ຮູບເງົາບາງໆເຮັດຫນ້າທີ່ເຮັດວຽກຫຼາຍຢ່າງ - insulation, conductivity, passivation, light absorbtion, ແລະອື່ນໆ - ແລະແຕ່ລະຫນ້າທີ່ຕ້ອງການເຕັກນິກການຊຶມເຊື້ອສະເພາະ.

1. ການຖິ້ມທາດອາຍພິດທາງເຄມີຂອງໂລຫະ-ອິນຊີ (MOCVD)

MOCVD ແມ່ນເຕັກນິກທີ່ກ້າວຫນ້າແລະຊັດເຈນສູງທີ່ໃຊ້ສໍາລັບການວາງສາຍຂອງຮູບເງົາ semiconductor ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງແລະໂຄງສ້າງ nano. ມັນມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການຜະລິດອຸປະກອນເຊັ່ນ LEDs, lasers, ແລະພະລັງງານເອເລັກໂຕຣນິກ.

ອົງປະກອບຫຼັກຂອງລະບົບ MOCVD:

• ລະບົບການຈັດສົ່ງອາຍແກັສ
  ຮັບຜິດຊອບສໍາລັບການນໍາທີ່ຊັດເຈນຂອງ reactants ເຂົ້າໄປໃນຫ້ອງຕິກິຣິຍາ. ນີ້ປະກອບມີການຄວບຄຸມການໄຫຼຂອງ:

• ອາຍແກັສຂົນສົ່ງ

• ຄາຣະວາຂອງໂລຫະ-ອິນຊີ

• ທາດອາຍຜິດໄຮໂດຣລິກ
  ລະບົບມີປ່ຽງຫຼາຍທາງສໍາລັບການປ່ຽນລະຫວ່າງຮູບແບບການຂະຫຍາຍຕົວແລະການລ້າງ.

• ສະພາປະຕິກິລິຍາ
  ຫົວໃຈຂອງລະບົບທີ່ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງວັດສະດຸຕົວຈິງເກີດຂຶ້ນ. ອົງ​ປະ​ກອບ​ປະ​ກອບ​ມີ​:

  • Graphite suceptor (ຕົວຍຶດຮອງ)

  • ເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນ ແລະເຊັນເຊີອຸນຫະພູມ

  • ພອດ Optical ສໍາລັບການກວດສອບຢູ່ໃນສະຖານທີ່

  • ແຂນຫຸ່ນຍົນສໍາລັບການໂຫຼດ wafer ອັດຕະໂນມັດ

• ລະບົບການຄວບຄຸມການຂະຫຍາຍຕົວ
  ປະ​ກອບ​ດ້ວຍ​ຕົວ​ຄວບ​ຄຸມ​ຕາມ​ເຫດ​ຜົນ​ຂອງ​ໂຄງ​ການ​ແລະ​ຄອມ​ພິວ​ເຕີ​ແມ່​ຂ່າຍ​. ເຫຼົ່ານີ້ຮັບປະກັນການຕິດຕາມກວດກາທີ່ຊັດເຈນແລະເຮັດຊ້ໍາໄດ້ຕະຫຼອດຂະບວນການເງິນຝາກ.

• ການ​ຕິດ​ຕາມ​ກວດ​ກາ​ໃນ​ສະ​ຖານ​ທີ່​
  ເຄື່ອງມືເຊັ່ນ pyrometers ແລະ reflectometers ວັດແທກ:

  • ຄວາມຫນາຂອງຮູບເງົາ

  • ອຸນຫະພູມຫນ້າດິນ

  • ຄວາມໂຄ້ງຂອງ substrate
    ເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ການຕອບສະຫນອງແລະການປັບຕົວໃນເວລາຈິງ.

• ລະບົບການປິ່ນປົວໄອເສຍ
  ປິ່ນປົວຜົນເສຍທີ່ເປັນພິດໂດຍໃຊ້ການເສື່ອມສະພາບຄວາມຮ້ອນ ຫຼື ສານເຄມີ ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມປອດໄພ ແລະ ການປະຕິບັດຕາມສິ່ງແວດລ້ອມ.

ການກຳນົດຄ່າ Closed-Coupled Showerhead (CCS):

ໃນເຄື່ອງປະຕິກອນ MOCVD ແນວຕັ້ງ, ການອອກແບບ CCS ອະນຸຍາດໃຫ້ທາດອາຍພິດຖືກສີດຢ່າງເປັນເອກະພາບຜ່ານຫົວສີດສະລັບກັນໃນໂຄງສ້າງຫົວອາບ. ນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນປະຕິກິລິຍາກ່ອນໄວອັນຄວນແລະເສີມຂະຫຍາຍການປະສົມເປັນເອກະພາບ.

• ໄດ້rotating graphite susceptorເພີ່ມເຕີມຈະຊ່ວຍໃຫ້ homogenize ຊັ້ນຊາຍແດນຂອງທາດອາຍຜິດ, ປັບປຸງຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຮູບເງົາໃນທົ່ວ wafer ໄດ້.

2. ເຄື່ອງປັ້ນດິນເຜົາ Magnetron Sputtering

Magnetron sputtering ແມ່ນວິທີການ deposition vapor ທາງດ້ານຮ່າງກາຍ (PVD) ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງສໍາລັບການຝາກຮູບເງົາບາງໆແລະການເຄືອບ, ໂດຍສະເພາະໃນເອເລັກໂຕຣນິກ, optics, ແລະ ceramics.

ຫຼັກ​ການ​ເຮັດ​ວຽກ​:

1. ວັດຖຸເປົ້າໝາຍ
   ວັດສະດຸແຫຼ່ງທີ່ຈະຝາກ - ໂລຫະ, oxide, nitride, ແລະອື່ນໆ - ຖືກສ້ອມແຊມໃສ່ cathode.

2. ຫ້ອງສູນຍາກາດ
   ຂະບວນການແມ່ນດໍາເນີນພາຍໃຕ້ສູນຍາກາດສູງເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການປົນເປື້ອນ.

3. ການຜະລິດ Plasma
   ອາຍແກັສ inert, ໂດຍປົກກະຕິ argon, ແມ່ນ ionized ເພື່ອປະກອບເປັນ plasma.

4. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ
   ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ confines ເອເລັກໂຕຣນິກຢູ່ໃກ້ກັບເປົ້າຫມາຍດັ່ງກ່າວເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍປະສິດທິພາບ ionization.

5. ຂະບວນການ Sputtering
   ໄອອອນໄດ້ຖິ້ມລະເບີດໃສ່ເປົ້າໝາຍ, ຂັບໄລ່ອະຕອມທີ່ເຄື່ອນທີ່ຜ່ານຫ້ອງດັ່ງກ່າວ ແລະຝາກໃສ່ຊັ້ນໃຕ້ດິນ.

ຂໍ້ດີຂອງ Magnetron Sputtering:

• Uniform Film Depositionໃນທົ່ວພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່.

• ຄວາມສາມາດໃນການຝາກຊັບຊ້ອນ, ລວມທັງໂລຫະປະສົມແລະເຊລາມິກ.

• ຕົວກໍານົດການຂະບວນການທີ່ສາມາດປັບໄດ້ສໍາລັບການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນຂອງຄວາມຫນາ, ອົງປະກອບ, ແລະຈຸລະພາກ.

• ຄຸນນະພາບຮູບເງົາສູງມີການຍຶດຫມັ້ນທີ່ເຂັ້ມແຂງແລະຄວາມເຂັ້ມແຂງກົນຈັກ.

• ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງວັດສະດຸຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ຈາກໂລຫະໄປສູ່ oxides ແລະ nitrides.

• ການດໍາເນີນງານຂອງອຸນຫະພູມຕ່ໍາ, ເຫມາະສໍາລັບ substrates ອຸນຫະພູມທີ່ລະອຽດອ່ອນ.

3. plasma-Enhanced vapor Deposition ສານເຄມີ (PECVD)

PECVD ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງສໍາລັບການຊຶມເຊື້ອຂອງຮູບເງົາບາງໆເຊັ່ນຊິລິໂຄນ nitride (SiNx), ຊິລິໂຄນໄດອອກໄຊ (SiO₂), ແລະຊິລິຄອນ amorphous.

ຫຼັກການ:

ໃນລະບົບ PECVD, ທາດອາຍພິດຄາຣະວາຖືກນໍາເຂົ້າໄປໃນຫ້ອງສູນຍາກາດບ່ອນທີ່ aplasma ລົງຂາວຖືກ​ສ້າງ​ຂຶ້ນ​ໂດຍ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້​:

• ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນ RF

• DC ແຮງດັນສູງ

• ໄມໂຄເວຟຫຼືແຫຼ່ງກໍາມະຈອນ

plasma ກະຕຸ້ນປະຕິກິລິຍາຂອງໄລຍະອາຍແກັສ, ຜະລິດຊະນິດ reactive ທີ່ຝາກໄວ້ໃນ substrate ເພື່ອສ້າງເປັນຮູບເງົາບາງໆ.

ຂັ້ນຕອນການຝາກເງິນ:

1. ການສ້າງ Plasma
   ຕື່ນເຕັ້ນໂດຍພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ທາດອາຍຜິດ precursor ionize ເພື່ອປະກອບເປັນຮາກ reactive ແລະ ions.

2. ປະຕິກິລິຍາແລະການຂົນສົ່ງ
   ຊະນິດເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຮັບປະຕິກິລິຍາຂັ້ນສອງເມື່ອພວກມັນເຄື່ອນຍ້າຍໄປຫາຊັ້ນຍ່ອຍ.

3. ປະຕິກິລິຍາດ້ານ
   ເມື່ອຮອດຊັ້ນໃຕ້ດິນ, ພວກມັນດູດຊຶມ, ປະຕິກິລິຍາ, ແລະປະກອບເປັນຮູບເງົາແຂງ. ຜົນ​ຜະ​ລິດ​ຕະ​ພັນ​ບາງ​ຢ່າງ​ຖືກ​ປ່ອຍ​ອອກ​ມາ​ເປັນ​ອາຍ​ແກ​ັ​ສ​.

ຜົນປະໂຫຍດ PECVD:

• ເອກະພາບທີ່ດີເລີດໃນອົງປະກອບຂອງຮູບເງົາແລະຄວາມຫນາ.

• ການຍຶດຕິດທີ່ເຂັ້ມແຂງເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນອຸນຫະພູມທີ່ຂ້ອນຂ້າງຕໍ່າ.

• ອັດຕາເງິນຝາກສູງ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການຜະລິດຂະຫນາດອຸດສາຫະກໍາ.

4. ເຕັກນິກການລັກສະນະຮູບເງົາບາງໆ

ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດຂອງຮູບເງົາບາງໆເປັນສິ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບການຄວບຄຸມຄຸນນະພາບ. ເຕັກນິກທົ່ວໄປປະກອບມີ:

(1) X-ray Diffraction (XRD)

• ຈຸດປະສົງ: ວິເຄາະໂຄງສ້າງຜລຶກ, ຄວາມຄົງທີ່ຂອງເສັ້ນດ່າງ, ແລະທິດທາງ.

• ຫຼັກການ: ອີງຕາມກົດໝາຍຂອງ Bragg, ວັດແທກວິທີການ X-rays disfrac ຜ່ານວັດສະດຸ crystalline.

• ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ: crystallography, ການ​ວິ​ເຄາະ​ໄລ​ຍະ​, ການ​ວັດ​ແທກ​ຄວາມ​ເມື່ອຍ​, ແລະ​ການ​ປະ​ເມີນ​ຜົນ​ຮູບ​ເງົາ​ບາງ​.

(2) ການສະແກນກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນິກ (SEM)

• ຈຸດປະສົງ: ສັງ​ເກດ​ຮູບ​ຮ່າງ​ຂອງ​ຫນ້າ​ດິນ​ແລະ​ໂຄງ​ສ້າງ​ຈຸ​ລະ​ພາກ​.

• ຫຼັກການ: ໃຊ້ລໍາອິເລັກໂທຣນິກເພື່ອສະແກນພື້ນຜິວຕົວຢ່າງ. ສັນຍານທີ່ກວດພົບ (ຕົວຢ່າງ: ອິເລັກໂທຣນິກສຳຮອງ ແລະ backscattered) ເປີດເຜີຍລາຍລະອຽດຂອງພື້ນຜິວ.

• ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ: ວິທະຍາສາດວັດສະດຸ, ນາໂນເທກ, ຊີວະສາດ, ແລະການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫຼວ.

(3) ກ້ອງຈຸລະທັດກຳລັງປະລໍາມະນູ (AFM)

• ຈຸດປະສົງ: ຮູບພື້ນຜິວຢູ່ທີ່ຄວາມລະອຽດອາຕອມ ຫຼືນາໂນແມັດ.

• ຫຼັກການ: A probe ແຫຼມສະແກນພື້ນຜິວໃນຂະນະທີ່ຮັກສາກໍາລັງປະຕິສໍາພັນຄົງທີ່; ການເຄື່ອນຍ້າຍແນວຕັ້ງສ້າງພູມສັນຖານ 3 ມິຕິ.

• ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ: ການຄົ້ນຄວ້າໂຄງສ້າງນາໂນ, ການວັດແທກຄວາມຫຍາບຂອງພື້ນຜິວ, ການສຶກສາຊີວະໂມເລກຸນ.