Научете за технологията на чип покритие и методите за тестване в една статия

Този процес включва отлагането на атоми или молекули на материалния слой чрез слой върху повърхността на субстрата, за да се образува тънък филм със специфични свойства и структура, така че процесът на растеж влияе пряко върху структурата на филма, както и на крайните му свойства.

Епитаксиалната кинетика на растеж на тънки филми описва еволюцията на различни динамични промени в процеса на растеж на тънки филми, включващи множество ключови връзки като повърхностна дифузия, адсорбция, десорбция и агрегация. Взаимодействието между тези връзки влияе върху структурата, морфологията и свойствата на филма.

Когато атомите или молекулите са заснети в субстрата, те се сблъскват с повърхността на субстрата, което води до отразена част от отразената част, а другата част да остане на повърхността.

0200-00435 горен пръстен, силиций

Атомите и молекулите, които остават на повърхността, се влияят от собствената им енергия и температурата на субстрата и се появяват повърхностна дифузия и миграция. Някои от тях са отделени от повърхността, докато други частично се адсорбират от повърхността при високи температури, за да образуват кондензати. Целият процес на кондензация включва стъпки като образуване на ядро, образуване на острови, сливане и растеж, кулминация на образуването на непрекъснат тънък филм.

Висококачествените епитаксиални филми са основата за създаване на добри устройства и за да се реализира производството на високоефективни устройства, е необходимо цялостно да се разгледат свойствата на материалите, изискванията за приложение, условията на растеж и други фактори при избора на технологии за растеж за постигане на прецизен контрол и висококачествен растеж на филмите.

Ето няколко често срещани техники за епитаксия на тънките филми:

0200-00417 Вмъкнете пръстен, силиций 150 мм, плосък.

Технология за разпръскване на магнетрон

Магнетроновото разпръскване е метод за физическо отлагане. Този тип оборудване има сравнително проста структура, е лесен за контрол на растежа на тънки филми чрез регулиране на параметрите и е подходящ за приготвяне на малко по -големи филмови материали и тази технология се използва широко в индустрията и лабораториите.

Схематичната диаграма е показана по -долу, главно чрез ускоряване на електрони под действието на електрическо поле, удряйки AR атома и йонизиране на атома в Ar+ и електрони.

Когато високоскоростните аргонови йони удариха целта, целевите атоми придобиват достатъчно скорост, за да се откъснат от целта и да паднат върху субстрата, за да образуват плътен филм. Технологията за разпръскване на Magnetron е разделена на DC разпръскване и радиочестотно разпръскване. Най -общо казано, когато целта е материал с лоша проводимост, като полупроводници и керамика, източникът на ток, свързан към целта, е радиочестотно захранване; Когато целта е Au, Ti и други метални материали, свързаното захранване е източник на постоянен ток.

Химическо отлагане на пари от органометални съединения

MOCVD е химиоепитаксиален метод на растеж. От 60 -те на 20 -ти век тази технология е предложена от Manasevit и други от Rockwell Company в Съединените щати и сега се превърна в основната технология за масово подготовка на полупроводникови тънки филми. Чрез транспортиране на реагентите в камерата чрез газ на носител и претърпяване на химическа реакция при подходящи условия, пример се приема подготовката на GA2O3 филми:

The metal-organic source is triethylgallium (TEGa), oxygen is used as the reaction gas, and the inert gas argon is used as the carrier gas, and the metal-organic reaction source required for the experiment is transmitted to the reaction chamber in the form of gas through the carrier gas, and mixed with the oxygen in the reaction chamber, and finally the thermal decomposition reaction occurs on the high-temperature substrate to form a Висококачествен епитаксиален филм след прецизен контрол на съотношението на газа.

Диаграмата на реакционния поток на MOCVD е следната:

MOCVD технологията има следните характеристики:

Може да се подготви голямо разнообразие от материали: може да се използва за приготвяне на почти всички сложни полупроводници, като силициди, атриди, оксиди и др. Следователно тази технология се превърна в много важна технология за подготовка на тънък филм в полупроводниковата индустрия.

2. Скоростта на растеж е непрекъснато регулируем в широк диапазон и е подходящ за растеж на ултра тъкани слоеве от сложни филми. Чрез регулиране и контролиране на дебита на газовия поток реагент, параметри като скоростта на растеж на филма и концентрацията на допинг могат лесно да се регулират по време на използването на тази технология. В допълнение, тъй като реакционният газ в реакционната камера може да бъде превключен по всяко време, тази технология може да направи материала формата на очевиден интерфейс по време на хетероепитаксиален растеж, което е благоприятно за получаването на сложни хетероструктури.

3. Филмът, приготвен от него, има добра чистота и еднообразие, висока повторяемост и висока степен на автоматизация на оборудването, което прави възможно масово производство на голяма площ и е подходящ за промишлено производство.

4. В SITU мониторингът допълнително гарантира качеството и представянето на филма по време на процеса на растеж. Със своите уникални предимства и характеристики, MOCVD технологията заема важна позиция в областта на полупроводниковата подготовка на тънките филми и осигурява силна подкрепа за научни изследвания и индустриални приложения.

Лазерна молекулярна система за епитаксия

Епитаксията на лазерния молекулярен лъч (LMBE) започва да се развива през 90-те на миналия век, е нова технология за изработка на високо прецизност, LMBE не само наследява предимствата на високата ефективност, гъвкавостта и подходяща за различни материали в PLD подготовката, но също така осъществява прецизното регулиране на процеса на растеж на филма, като въвежда процеса на растеж на филма, като въвежда процеса на растеж на филма.

Тази технология за мониторинг в реално време дава възможност на изследователите да наблюдават състоянието на растежа на филма в реално време и да коригират параметрите на растежа навреме, за да гарантират, че качеството и представянето на филма са в най-добрия случай.

Според характеристиките на LMBE, тази технология може да се използва за отглеждане на полупроводникови суперрешешки материали, а също така е подходяща за растеж на мулти-елементи, високотопици и сложни слоести тънки филми, като свръхпроводници, оптични кристали, фероелектрици, пиезоелектрици, феромагнити и органични полимери.

В допълнение, този метод може да проведе и основни изследвания на съответното взаимодействие с лазерно-вещество и физиката и химията на процеса на образуване на филми. Основният принцип на LMBE е да се използва високоенергиен лазер, за да удари целта, така че атомите на целта да паднат, да стигнат до субстрата, да се ядат на повърхността на субстрата и да продължат да се агрегират и постепенно да се разширяват в пълен филм.

Схематичната схема на лазерната молекулярна лъчи епитаксия на епитаксията е показана на фигурата по -долу.

Този епитаксиален метод има следните характеристики:

1. Висока разделителна способност на структурата на тънките филми: Скоростта на растеж е бавна, като цяло около един атомен слой в секунда, така че епитаксиалният филм по този метод на растеж има равномерно качество и отлична кристалност, което е много подходящо за растежа на суперрешетката и други тънки филми, които трябва да бъдат контролирани точно.

2. Процесът на растеж се осъществява при ултра високи вакуумни условия, които могат да постигнат епитаксиален растеж с висока чистота.

3. Процесът на растеж и темпът на растеж могат да бъдат строго контролирани и могат да бъдат наблюдавани чрез RHEED, така че мониторингът в реално време може да бъде постигнат, за да се постигне точен контрол върху дебелината на растежа на филма.

4. Техниките за характеристика на тънките филми обикновено използват XRD, SEM, TEM, атомна силова микроскопия (AFM), рентгенова фотоелектронна спектроскопия (XPS) и ултравиолетова-видима абсорбционна спектроскопия за определяне на кристалния тип, качеството на кристала, пропастта на лентата, морфологичните характеристики, химическите композиции и дефекти, както и да се формират и структурата на хетерото.

(1) рентгенов дифрактометър

XRD е средство за изследване на кристалната структура и анализ на състава на материалите. Основният принцип на работа е да се използва лъч от рентгенови лъчи за облъчване на повърхността на кристалната структура, която трябва да се измерва, тъй като рентгеновият лъч и повърхностното разстояние в кристала са сходни, така че явлението на смущения ще се появи и ще доведе до силни дифракционни ресни. Дифракционната връзка удовлетворява дифракционната формула Bragg:

Този метод на изпитване се използва широко във физиката на кондензираната материя, науката за материалите, минералогията и други области, тъй като е удобна и бърза и не причинява никакви щети на материала.

 

(2) Микроскопия на атомна сила

AFM може да анализира структурата и грапавостта на повърхностите на твърдите материали. Принципът на работа на AFM е главно да се приложи сондата, за да се свърже напълно с атомите на повърхността на пробата, която трябва да бъде измерена, и да се изобрази промените на атомната сила между сондата и повърхностните атоми чрез анализ на разделителната способност на нанометъра.

(3) Сканираща електронна микроскопия

Прилагането на SEM в полупроводниците е главно да се наблюдава повърхностния растеж на пробите и SEM на напречното сечение може да наблюдава анализа на състоянието на растежа и дебелината на многослойните проби. Основният принцип е да се използва лъч от електрони за генериране на увеличено изображение на пробата, сканиране на пробата с фокусиран лъч от електрони и след това сондира вторичните електрони/обратно разсейване на електрони, генерирани на повърхността на пробата за изображения.

(4) Трансмисионна електронна микроскопия

TEM се използва предимно за изображения с висока магнификация на проби. Основният принцип е, че електроните, излъчвани от електронния пистолет, се ускоряват при високо налягане, което е около 100-400 kV и след това се фокусира върху пробата с обектив на кондензатора. Пробата трябва да е достатъчно тънка, за да преминат електрони. Предаваните електрони образуват дифракционен модел във фокалната равнина на задната и увеличена микроскоп в равнината на изображението.

С други лещи микроскопичните изображения и дифракционни модели могат да бъдат проектирани върху фосфорни екрани за наблюдение или електрофотографска документация. Дифракционният модел, получен по този метод, може да даде структурна информация за извадката. При сканиращ електронен микроскоп (STEM), лъч с диаметър около 0. 1 nm се използва за сканиране на тестовата проба, а обективната леща открива транспортираните електрони във всички точки, сканирани от гредата и съответства на фиксирана площ върху задната фокусна равнина.

Първичните електрони в STEM също генерират вторични електрони, разсеяни електрони, рентгенови лъчи и светлина над пробата, точно както в SEM. Нееластичното разсейване на електрони под пробата може да се използва за анализ на загубата на енергия на електрон. Това прави устройството истински аналитичен електронен микроскоп и TEM с висока разделителна способност (HTEM) може да даде структурна информация за реда на атомите, известен също като решетъчна изображения. Това е важно средство за анализ на интерфейса, особено при разработването на полупроводникови интегрални схеми.

(5) Рентгенова фотоелектронна спектроскопия

XPS е мощна техника за анализ на повърхността, която може да се използва за изследване на повърхностната химия на твърдите материали. Когато рентгеновите лъчи облъчват повърхността на материала, изтичащите фотоелектрони след това се улавят от специално оборудване за откриване в XPS системата. Чрез измерване на енергията и количеството на тези фотоелектрони може да се получи богатство от информация за повърхностните елементи на материала. Например, различните елементи имат различни енергии на свързване на електрон, така че чрез анализ на енергийното разпределение на фотоелектроните е възможно да се определи вида на елемента на повърхността на материала. Получените резултати от данните могат да се използват като абсциса с енергията на свързване на електроните като абсциса и относителната интензивност като ордината за начертаване на фотоелектронния спектър на материала за анализ на информацията за примерния елемент.

(6) Спектроскопия за абсорбция на UV-VIS

Молекулата на веществото има способността да абсорбира електромагнитни вълни от ултравиолетовата към видимата област (обикновено 190-800 nm), което води до прехода на неговите валентни електрони от основното състояние в възбудено състояние, тоест ултравиолетово-оглед на спектъра на абсорбция в възбудено състояние. Чрез анализиране на данните от UV-Vis спектъра могат да се получат основните ленти за абсорбция на материала. В комбинация с формулата TAUC, ширината на разликата на лентата на материала се извежда.