Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлд фотолитографи болон сийлбэр нь хамгийн их дурдсан процессууд байдаг бол эпитаксиаль буюу нимгэн хальсан хуримтлалын техникүүд нь мөн адил чухал юм. Энэхүү нийтлэлд чип үйлдвэрлэлд ашигладаг хэд хэдэн нийтлэг нимгэн хальсан хуримтлалын аргуудыг танилцуулж байна.MOCVD, магнетрон цацалт, баPECVD.
Чип үйлдвэрлэхэд нимгэн хальсан процессууд яагаад чухал вэ?
Жишээ нь, энгийн жигнэсэн хавтгай талхыг төсөөлөөд үз дээ. Энэ нь өөрөө амтгүй байж магадгүй. Гэсэн хэдий ч гадаргууг нь өөр өөр сүмсээр, тухайлбал амтат шошны нухаш эсвэл чихэрлэг соёолжны сиропоор түрхвэл та түүний амтыг бүрэн өөрчилж чадна. Эдгээр амт сайжруулагч бүрхүүлүүд нь ...-тэй төстэй.нимгэн хальснуудхагас дамжуулагч процесст, харин хавтгай талх өөрөө ...-г илэрхийлдэгсуурь.
Чип үйлдвэрлэхэд нимгэн хальснууд нь тусгаарлагч, цахилгаан дамжуулах чанар, идэвхгүйжүүлэлт, гэрлийн шингээлт гэх мэт олон тооны функциональ үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд функц бүр нь тодорхой тунадасжуулалтын техник шаарддаг.
1. Металл-Органик Химийн Уурын Тунадас (MOCVD)
MOCVD нь өндөр чанартай хагас дамжуулагч нимгэн хальс болон нано бүтцийг тунадасжуулахад ашигладаг өндөр дэвшилтэт, нарийн арга юм. Энэ нь LED, лазер, цахилгаан электроник зэрэг төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
MOCVD системийн гол бүрэлдэхүүн хэсгүүд:
- Хийн хангамжийн систем
Урвалын камерт урвалж бодисыг нарийн оруулах үүрэгтэй. Үүнд дараах зүйлсийн урсгалын хяналт орно:
-
Тээвэрлэгч хийнүүд
-
Металл-органик урьдал бодисууд
-
Гидридийн хийнүүд
Систем нь өсөлт болон цэвэрлэгээний горимуудын хооронд шилжих олон талт хавхлагтай.
-
Урвалын камер
Бодит материалын өсөлт явагддаг системийн зүрх. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд дараахь зүйлс орно.-
Графит мэдрэгч (субстрат эзэмшигч)
-
Халаагч болон температур мэдрэгч
-
Газар дээр нь хянах оптик портууд
-
Автомат вафли ачих/буулгах зориулалттай робот гар
-
- Өсөлтийг хянах систем
Программчлагдах логик хянагч болон хост компьютерээс бүрдэнэ. Эдгээр нь байршуулах үйл явцын туршид нарийн хяналт, давтагдах байдлыг хангана. -
Байранд нь хяналт тавих
Пирометр болон рефлектометр зэрэг багажууд нь дараах хэмжилтийг хийдэг:-
Кино зузаан
-
Гадаргуугийн температур
-
Субстратын муруйлт
Эдгээр нь бодит цагийн санал хүсэлт болон тохируулга хийх боломжийг олгодог.
-
- Яндан цэвэрлэх систем
Аюулгүй байдал болон байгаль орчныг хамгаалахын тулд дулааны задрал эсвэл химийн катализ ашиглан хортой дайвар бүтээгдэхүүнийг боловсруулдаг.
Хаалттай шүршүүрийн толгой (CCS)-ийн тохиргоо:
Босоо MOCVD реакторуудад CCS загвар нь шүршүүрийн толгойн бүтэц дэх ээлжлэн солигдох цоргоор хийнүүдийг жигд шахах боломжийг олгодог. Энэ нь дутуу урвалыг багасгаж, жигд холилтыг сайжруулдаг.
-
ньэргэлдэгч бал чулуун хүлээн авагчцаашлаад хийн хил хязгаарын давхаргыг нэгэн төрлийн болгоход тусалдаг бөгөөд энэ нь хавтангийн дагуу хальсны жигд байдлыг сайжруулдаг.
2. Магнетрон цацалт
Магнетрон цацалт нь нимгэн хальс болон бүрхүүлийг, ялангуяа электроник, оптик, керамик эдлэлд өргөн хэрэглэгддэг физик ууршуулах (PVD) арга юм.
Ажиллах зарчим:
-
Бай материал
Хадгалах эх материал болох металл, исэл, нитрид гэх мэтийг катод дээр бэхэлсэн. -
Вакуум камер
Бохирдлоос зайлсхийхийн тулд уг процессыг өндөр вакуум дор гүйцэтгэдэг. -
Плазмын үүсэлт
Идэвхгүй хий, ихэвчлэн аргон, ионжиж, плазм үүсгэдэг. -
Соронзон орны хэрэглээ
Соронзон орон нь ионжуулалтын үр ашгийг нэмэгдүүлэхийн тулд электронуудыг байны ойролцоо хязгаарладаг. -
Шүрших үйл явц
Ионууд байг бөмбөгдөж, камераар дамжин өнгөрч, суурь дээр хуримтлагддаг атомуудыг түлхдэг.
Магнетрон шүрших давуу талууд:
-
Нэгдмэл хальсан бүрхүүлтом талбайг хамарсан.
-
Нийлмэл нэгдлүүдийг хуримтлуулах чадвар, хайлш болон керамик зэрэг орно.
-
Тохируулж болох процессын параметрүүдзузаан, найрлага, бичил бүтцийг нарийн хянах зориулалттай.
-
Өндөр чанартай кинохүчтэй наалдамхай болон механик бат бөх чанартай.
-
Өргөн хүрээний материалын нийцтэй байдал, металлаас исэл ба нитрид хүртэл.
-
Бага температурт ажиллах, температурт мэдрэмтгий суурь материалд тохиромжтой.
3. Плазмаар сайжруулсан химийн ууршуулах тунадасжуулалт (PECVD)
PECVD нь цахиурын нитрид (SiNx), цахиурын давхар исэл (SiO₂), аморф цахиур зэрэг нимгэн хальсыг хуримтлуулахад өргөн хэрэглэгддэг.
Зарчим:
PECVD системд урьдал хийнүүдийг вакуум камерт оруулдаг бөгөөд тэнд ньгэрэлтдэг гадагшлуулах плазмдараахыг ашиглан үүсгэнэ:
-
RF өдөөлт
-
DC өндөр хүчдэл
-
Бичил долгионы эсвэл импульсийн эх үүсвэрүүд
Плазм нь хийн фазын урвалыг идэвхжүүлж, субстрат дээр тунадасжиж нимгэн хальс үүсгэдэг урвалд ордог бодисуудыг үүсгэдэг.
Хадгалах алхамууд:
-
Плазмын үүсэл
Цахилгаан соронзон орны нөлөөгөөр өдөөгдсөн урьдал хийнүүд ионжиж, реактив радикалууд ба ионуудыг үүсгэдэг. -
Урвал ба тээвэрлэлт
Эдгээр зүйлүүд нь субстрат руу шилжихдээ хоёрдогч урвалд ордог. -
Гадаргуугийн урвал
Субстратад хүрэхэд тэд адсорбцлогдож, урвалд орж, хатуу хальс үүсгэдэг. Зарим дайвар бүтээгдэхүүнүүд хий хэлбэрээр ялгардаг.
PECVD-ийн ашиг тус:
-
Маш сайн жигд байдалкиноны найрлага болон зузааны хувьд.
-
Хүчтэй наалдацхарьцангуй бага тунадасны температурт ч гэсэн.
-
Өндөр тунадасны түвшин, энэ нь аж үйлдвэрийн хэмжээний үйлдвэрлэлд тохиромжтой болгодог.
4. Нимгэн хальсны шинж чанарыг тодорхойлох аргууд
Нимгэн хальсны шинж чанарыг ойлгох нь чанарын хяналтад чухал үүрэгтэй. Нийтлэг аргуудад дараахь зүйлс орно.
(1) Рентген туяаны дифракци (XRD)
-
ЗорилгоКристал бүтэц, торны тогтмолууд болон чиглэлийг шинжлэх.
-
ЗарчимБрэггийн хуульд үндэслэн рентген туяа талст материалаар хэрхэн дифракцлахыг хэмждэг.
-
АппликейшнүүдКристаллографи, фазын шинжилгээ, хэв гажилтын хэмжилт болон нимгэн хальсны үнэлгээ.
(2) Сканнердах Электрон Микроскоп (SEM)
-
ЗорилгоГадаргуугийн морфологи ба бичил бүтцийг ажигла.
-
Зарчим: Дээжийн гадаргууг сканнердахад электрон цацраг ашигладаг. Илэрсэн дохионууд (жишээ нь, хоёрдогч болон арагш тархсан электронууд) нь гадаргуугийн нарийн ширийн зүйлийг илчилдэг.
-
АппликейшнүүдМатериалын шинжлэх ухаан, нанотехнологи, биологи, алдааны шинжилгээ.
(3) Атомын хүчний микроскоп (АЦМ)
-
ЗорилгоАтом эсвэл нанометрийн нягтралтай зургийн гадаргуу.
-
ЗарчимХурц датчик нь тогтмол харилцан үйлчлэлийн хүчийг хадгалахын зэрэгцээ гадаргууг сканнерддаг; босоо шилжилт нь 3 хэмжээст топографийг үүсгэдэг.
-
АппликейшнүүдНано бүтцийн судалгаа, гадаргуугийн барзгаржилтын хэмжилт, биомолекулын судалгаа.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 6-р сарын 25