Katika utengenezaji wa semicondukta, wakati upigaji picha na uchongaji ni michakato inayotajwa mara kwa mara, mbinu za uwekaji filamu za epitaxial au nyembamba ni muhimu kwa usawa. Nakala hii inatanguliza njia kadhaa za kawaida za uwekaji filamu nyembamba zinazotumiwa katika utengenezaji wa chip, zikiwemoMOCVD, magnetron sputtering, naPECVD.
Kwa nini Taratibu za Filamu Nyembamba Ni Muhimu katika Utengenezaji wa Chip?
Kwa kielelezo, wazia mkate wa bapa uliookwa. Kwa peke yake, inaweza kuonja laini. Hata hivyo, kwa kusugua uso kwa michuzi tofauti-kama vile maharagwe ya kitamu au sharubati tamu ya kimea—unaweza kubadilisha kabisa ladha yake. Mipako hii ya kuongeza ladha ni sawa nafilamu nyembambakatika michakato ya semiconductor, wakati mkate wa bapa wenyewe unawakilishasubstrate.
Katika utengenezaji wa chip, filamu nyembamba hufanya kazi nyingi - insulation, conductivity, passivation, ngozi ya mwanga, nk - na kila kazi inahitaji mbinu maalum ya uwekaji.
1. Uwekaji wa Mvuke wa Kemikali ya Metali-Hai (MOCVD)
MOCVD ni mbinu ya hali ya juu na sahihi inayotumika kwa utuaji wa filamu na miundo ya nano ya ubora wa juu ya semiconductor. Inachukua jukumu muhimu katika uundaji wa vifaa kama vile LEDs, leza, na umeme wa umeme.
Vipengele muhimu vya Mfumo wa MOCVD:
- Mfumo wa Utoaji wa gesi
Inawajibika kwa utangulizi sahihi wa viitikio kwenye chemba ya majibu. Hii ni pamoja na udhibiti wa mtiririko wa:
-
Gesi za carrier
-
Metal-organic precursors
-
Gesi za hidridi
Mfumo una vali za njia nyingi za kubadili kati ya ukuaji na njia za kusafisha.
-
Chumba cha Majibu
Moyo wa mfumo ambapo ukuaji halisi wa nyenzo hutokea. Vipengele ni pamoja na:-
Kishinikizo cha grafiti (kishikilia substrate)
-
Hita na sensorer joto
-
Milango ya macho kwa ufuatiliaji wa ndani
-
Mikono ya roboti kwa upakiaji/upakuaji wa kaki otomatiki
-
- Mfumo wa Kudhibiti Ukuaji
Inajumuisha vidhibiti vya mantiki vinavyoweza kupangwa na kompyuta mwenyeji. Hizi huhakikisha ufuatiliaji sahihi na kurudiwa katika mchakato wote wa uwekaji. -
Ufuatiliaji wa ndani
Zana kama vile pyrometers na kipimo cha kiakisi:-
Unene wa filamu
-
Joto la uso
-
Mviringo wa substrate
Hizi huwezesha maoni na marekebisho ya wakati halisi.
-
- Mfumo wa Matibabu ya Kutolea nje
Hutibu bidhaa zenye sumu kwa kutumia mtengano wa joto au kichocheo cha kemikali ili kuhakikisha usalama na kufuata mazingira.
Usanidi wa Kichwa cha Umwagiliaji Kilichofungwa (CCS):
Katika vinu vya wima vya MOCVD, muundo wa CCS huruhusu gesi kudungwa kwa usawa kupitia nozzles zinazopishana katika muundo wa kichwa cha kuoga. Hii inapunguza athari za mapema na huongeza mchanganyiko wa sare.
-
Thekiharusi cha grafiti kinachozungukahusaidia zaidi kusawazisha safu ya mpaka ya gesi, kuboresha usawa wa filamu kwenye kaki.
2. Magnetron Sputtering
Magnetron sputtering ni njia ya uwekaji wa mvuke halisi (PVD) inayotumiwa sana kuweka filamu na mipako nyembamba, hasa katika vifaa vya elektroniki, optics na keramik.
Kanuni ya Kazi:
-
Nyenzo Lengwa
Nyenzo za chanzo zitakazowekwa—chuma, oksidi, nitridi, n.k—zimewekwa kwenye kathodi. -
Chumba cha Utupu
Utaratibu unafanywa chini ya utupu wa juu ili kuepuka uchafuzi. -
Kizazi cha Plasma
Gesi ajizi, kwa kawaida argon, ni ionized kuunda plasma. -
Maombi ya Shamba la Sumaku
Uga wa sumaku huweka elektroni karibu na lengwa ili kuongeza ufanisi wa uionishaji. -
Mchakato wa Sputtering
Ioni hushambulia shabaha, na kutoa atomi zinazosafiri kupitia chemba na kuweka kwenye substrate.
Manufaa ya Magnetron Sputtering:
-
Uwekaji wa Filamu Sarekatika maeneo makubwa.
-
Uwezo wa Kuweka Michanganyiko Changamano, ikiwa ni pamoja na aloi na keramik.
-
Vigezo vya Mchakato wa Tunablekwa udhibiti sahihi wa unene, muundo na muundo mdogo.
-
Ubora wa Juu wa Filamukwa kujitoa kwa nguvu na nguvu za mitambo.
-
Utangamano wa Nyenzo pana, kutoka kwa metali hadi oksidi na nitridi.
-
Uendeshaji wa Joto la Chini, yanafaa kwa substrates zinazohimili joto.
3. Uwekaji wa Mvuke wa Kemikali Ulioboreshwa wa Plasma (PECVD)
PECVD inatumika sana kwa utuaji wa filamu nyembamba kama vile nitridi ya silicon (SiNx), dioksidi ya silicon (SiO₂), na silikoni ya amofasi.
Kanuni:
Katika mfumo wa PECVD, gesi za mtangulizi huletwa kwenye chumba cha utupu ambapo aplasma ya kutokwa kwa mwangainazalishwa kwa kutumia:
-
msisimko wa RF
-
DC high voltage
-
Microwave au vyanzo vya pulsed
Plasma huwasha athari za awamu ya gesi, na kutoa spishi tendaji ambazo huweka kwenye substrate kuunda filamu nyembamba.
Hatua za Kuweka:
-
Uundaji wa Plasma
Imechangiwa na sehemu za sumakuumeme, gesi zinazotangulia hutiwa ioni na kuunda radikali tendaji na ayoni. -
Mwitikio na Usafiri
Spishi hizi hupitia athari za pili zinaposonga kuelekea substrate. -
Mwitikio wa Uso
Baada ya kufikia substrate, wao hutangaza, huguswa, na kuunda filamu imara. Bidhaa zingine hutolewa kama gesi.
Faida za PECVD:
-
Usawa Borakatika muundo wa filamu na unene.
-
Kushikamana kwa Nguvuhata kwa joto la chini la utuaji.
-
Viwango vya Juu vya Uwekaji, na kuifanya kufaa kwa uzalishaji wa viwandani.
4. Mbinu za Kuweka Wahusika wa Filamu Nyembamba
Kuelewa mali ya filamu nyembamba ni muhimu kwa udhibiti wa ubora. Mbinu za kawaida ni pamoja na:
(1) Utengano wa X-ray (XRD)
-
Kusudi: Changanua miundo ya fuwele, viunga vya kimiani, na mielekeo.
-
Kanuni: Kulingana na Sheria ya Bragg, hupima jinsi X-rays hutofautiana kupitia nyenzo ya fuwele.
-
Maombi: Kioo, uchanganuzi wa awamu, kipimo cha matatizo, na tathmini nyembamba ya filamu.
(2) Kuchanganua hadubini ya elektroni (SEM)
-
Kusudi: Angalia umbile la uso na muundo mdogo.
-
Kanuni: Hutumia boriti ya elektroni kuchanganua uso wa sampuli. Ishara zilizogunduliwa (kwa mfano, elektroni za pili na zilizotawanyika nyuma) huonyesha maelezo ya uso.
-
Maombi: Sayansi ya nyenzo, nanotech, biolojia, na uchambuzi wa kutofaulu.
(3) Microscopy ya Nguvu ya Atomiki (AFM)
-
Kusudi: Nyuso za picha katika azimio la atomiki au la nanomita.
-
Kanuni: Uchunguzi mkali huchunguza uso huku ukidumisha nguvu ya mwingiliano wa mara kwa mara; uhamishaji wima hutoa topografia ya 3D.
-
Maombi: Utafiti wa muundo, kipimo cha ukali wa uso, masomo ya biomolecular.
Muda wa kutuma: Juni-25-2025