เรียนรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีการเตรียมการของฟิล์มบาง ๆ

บทนำสู่เทคนิคการเติบโตของภาพยนตร์ทั่วไป

(1) เทคโนโลยีฟิล์มบาง CVD
เทคโนโลยี CVD เป็นกระบวนการของการเจริญเติบโตของฟิล์มผ่านปฏิกิริยาทางเคมีบนพื้นผิวของสารตั้งต้นในสภาพแวดล้อมสุญญากาศและเวลากระบวนการสั้น ๆ และความหนาแน่นสูงของฟิล์มที่เตรียมไว้ทำให้เทคโนโลยี CVD ใช้มากขึ้นเรื่อย ๆ ในการเตรียมเลเยอร์อนินทรีย์ในกระบวนการห่อหุ้มฟิล์ม

0040-02544 ร่างกายส่วนบน, DPS Metal

0040-09094 Chamber 200mm
(2) เทคโนโลยีฟิล์มบาง PECVD
พลาสมาที่เพิ่มขึ้นการสะสมไอสารเคมี (PECVD) ใช้พลาสม่าเพื่อชดเชยการเกิดปฏิกิริยาต่ำที่เกิดจากสารตั้งต้นของปฏิกิริยาหรืออุณหภูมิกระบวนการ

(3) เทคโนโลยีการสะสมของชั้นอะตอม
เช่นเดียวกับเทคโนโลยี CVD การสะสมชั้นอะตอม (ALD) ยังเป็นเทคโนโลยีการเตรียมฟิล์มบาง ๆ บนพื้นฐานของปฏิกิริยาเคมีของพื้นผิวพื้นผิวและนอกเหนือจากเงื่อนไขการเจริญเติบโตของฟิล์มที่คล้ายกันวัสดุสารตั้งต้นบางชนิดยังใช้กันทั่วไประหว่างกระบวนการทั้งสอง
ความแตกต่างคือเทคโนโลยี CVD รักษาความอยู่ร่วมกันของวัสดุสารตั้งต้นทั้งสองในห้องปฏิกิริยาสุญญากาศและการทำเคมีเกิดขึ้นบนพื้นผิวของพื้นผิวเพื่อสร้างฟิล์มบาง ๆ ปฏิกิริยาทางเคมีของพื้นผิวที่สร้างขึ้นโดยเทคโนโลยี ALD คือวัสดุสารตั้งต้นแต่ละชนิดเกิดขึ้นอย่างอิสระและสลับกันและวัสดุสารตั้งต้นแต่ละชนิดมีลักษณะปฏิกิริยา จำกัด ตัวเองและพื้นผิวที่ จำกัด ตัวเองครึ่งหนึ่งจะเพิ่มขึ้นของชั้นสารที่เกิดขึ้นในรูปแบบของการเจริญเติบโต
กระบวนการปฏิกิริยาพื้นผิวของเทคโนโลยี ALD นั้นต่อเนื่องและ จำกัด ตัวเองดังแสดงในรูปด้านล่าง

กระบวนการ ALD ทั่วไปมักจะใช้ลำดับปฏิกิริยาไบนารีสำหรับการเติบโตของฟิล์มบาง ๆ และสารตั้งต้นทั้งสองทำปฏิกิริยาครึ่งหนึ่งตามลำดับบนพื้นผิวพื้นผิวเพื่อให้ได้กระบวนการสะสมชั้นเดียวของฟิล์มไบนารี ไซต์ที่ใช้งานอยู่บนพื้นผิวพื้นผิวเป็นพื้นฐานสำหรับการเจริญเติบโตของฟิล์ม ALD ดังนั้นสารตั้งต้นมักจะแนะนำไซต์ที่ใช้งานอยู่หรือเพิ่มความหนาแน่นของไซต์ที่ใช้งานผ่านการปรับสภาพพื้นผิวบางอย่างก่อนที่กระบวนการเจริญเติบโตของฟิล์มจะเริ่มขึ้นตัวอย่างเช่นปริมาณไฮดรอกซิล
ลำดับปฏิกิริยาไบนารีที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ ALD แบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอนดังแสดงในรูป (b)
ขั้นแรกสารตั้งต้น A จะถูกนำเข้าสู่ห้องปฏิกิริยาและไซต์ที่ใช้งานอยู่บนพื้นผิวพื้นผิวผ่านการเกิดปฏิกิริยาพื้นผิวที่ถูกยึดด้วยตนเองเพื่อดูดซับชั้นอะตอมเดี่ยวและผลิตผลพลอยได้ที่สอดคล้องกันและจากนั้นโพรงและท่อทั้งหมดจะถูกกำจัดด้วยก๊าซเฉื่อย ถัดไปสารตั้งต้น B เข้าสู่ห้องปฏิกิริยาและผ่านการทำปฏิกิริยาพื้นผิวที่ถูกยึดด้วยตนเองด้วยไซต์ที่ใช้งานได้โดยสารตั้งต้น A, ดูดซับชั้นของชั้นโมโนโทมิกอีกชั้นหนึ่งที่มีการผลิตผลพลอยได้และในที่สุดก็ทำหน้าที่ทำความสะอาด ชั้นของผลิตภัณฑ์ทำให้การเติบโตสมบูรณ์ ทำซ้ำรอบ N ด้านบน N Times เพื่อปรับแต่งพารามิเตอร์กระบวนการ ALD ตามความต้องการการใช้งาน เนื่องจากจำนวนไซต์ที่ใช้งานอยู่บนพื้นผิวพื้นผิวมี จำกัด วัสดุพื้นผิวที่สะสมโดยกึ่งปฏิกิริยาก็มี จำกัด เช่นกันซึ่งสอดคล้องกับความจริงที่ว่าแต่ละปฏิกิริยาครึ่งพื้นผิวมีสถานะความอิ่มตัวของตัวเอง หากครึ่งหนึ่งของพื้นผิวอิสระครึ่งหนึ่งคือการ จำกัด ตัวเองดังนั้นปฏิกิริยาทั้งสองสามารถดำเนินการได้อย่างต่อเนื่องสลับกันเพื่อให้ได้กระบวนการสะสมแบบเลเยอร์ต่อชั้นของฟิล์มบางที่สามารถควบคุมได้ในระดับอะตอม กระบวนการ ALD ถูกควบคุมโดยปฏิกิริยาทางเคมีของพื้นผิวซึ่งไม่ได้สัมผัสในเฟสก๊าซเนื่องจากปฏิกิริยาพื้นผิวเป็นลำดับและทางเลือกและการแยกของทั้งสองยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาเฟสก๊าซที่คล้าย CVD ซึ่งเป็นไปได้หลีกเลี่ยงการปรากฏตัวของผลิตภัณฑ์อนุภาคบนพื้นผิวของฟิล์ม แม้ว่าวัสดุสารตั้งต้นจะมีลักษณะปฏิกิริยาที่ จำกัด ตัวเอง แต่ปฏิกิริยาของไซต์ที่ใช้งานพื้นผิวก็มีลำดับตามลำดับเนื่องจากอัตราการไหลของก๊าซที่แตกต่างกันของสารตั้งต้น สารตั้งต้นอาจถูกดูดซับทางร่างกายในรูปแบบของกองกำลังแวนเดอร์ไวลส์ในภูมิภาคที่ปฏิกิริยาพื้นผิวเสร็จสมบูรณ์แล้วและถูกดูดซับจากภูมิภาคนั้นต่อมาก็ยังคงตอบสนองต่อพื้นที่พื้นผิวที่ไม่ได้ทำปฏิกิริยาอื่น ๆ และสร้างการสะสมที่สอดคล้องกัน เนื่องจาก ALD หลีกเลี่ยงการสุ่มของฟลักซ์สารตั้งต้นลักษณะที่ จำกัด ตัวเองของปฏิกิริยาพื้นผิวจึงส่งผลให้เกิดการสะสมที่ไม่เป็นสถิติซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาครึ่งพื้นผิวแต่ละครั้งที่จะถูกขับเคลื่อนให้ใกล้เคียงกับความอิ่มตัว เป็นผลให้ฟิล์มที่ปลูก ALD นั้นราบรื่นและสอดคล้องกับสารตั้งต้นดั้งเดิม เนื่องจากแทบจะไม่มีไซต์ที่มีพื้นผิวที่เหลืออยู่ในระหว่างการเติบโตของฟิล์มภาพยนตร์จึงมีแนวโน้มที่จะต่อเนื่องและไม่มีรูเข็ม สถานที่ให้บริการนี้มีความสำคัญมากสำหรับการเตรียมฟิล์มอิเล็กทริกที่ยอดเยี่ยมและฟิล์มสิ่งกีดขวางไอน้ำ

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีฟิล์มบาง ๆ ของ ALD

ในปัจจุบันเทคโนโลยี ALD มีโอกาสในการใช้งานที่ยอดเยี่ยมในการเตรียมฟิล์มบางเฉียบและเป็นพิเศษ วัสดุฟิล์มบางทั่วไปเช่น Al2O3, SiO2 และ ZnO ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการสะสมของฟิล์มบางและการจัดการส่วนประกอบได้ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในเทคนิค micro\/nanofabrication เช่นโครงสร้างเชิงกลการแยกกัลวานิกและการเชื่อมต่อ แผนงานการพัฒนาเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ระหว่างประเทศ (ITRS) ใช้เทคโนโลยี ALD กับการผลิตออกไซด์เกตคงที่ระดับสูงในโครงสร้าง MOSFET และชั้นกำแพงการแพร่กระจายของทองแดงในการเชื่อมต่อระหว่างแบ็คเอนด์ เนื่องจากโครงร่างขนาดเล็กของกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์และโครงสร้างอัตราส่วนสูงที่เกิดขึ้นของผลิตภัณฑ์การควบคุมที่แม่นยำและการเคลือบที่สอดคล้องกันของเทคโนโลยีการสะสมฟิล์มบางได้กลายเป็นข้อกำหนดทางเทคนิคที่สำคัญ แบบฟอร์มฟิล์มบาง ๆ ให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับการใช้งานผลิตภัณฑ์ที่ยืดหยุ่น ดังนั้นเทคโนโลยี ALD ในปัจจุบันจึงได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวางว่าเป็นหนึ่งในวิธีการป้องกันที่มีประสิทธิภาพสำหรับอุปกรณ์ออพโตอิเล็กทรอนิกส์ในอนาคตและเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ฟิล์มบาง ๆ ที่ใช้ ALD แสดงน้ำหนักแพ็คเกจที่บางกว่าและมีความยืดหยุ่นดีกว่าวิธีบรรจุภัณฑ์ที่มีอยู่
ศาสตราจารย์เอสเอฟเบนท์ของมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดเชื่อว่า ALD จะเป็นทางออกที่มีประสิทธิภาพสำหรับปัญหาการห่อหุ้มฟิล์มบางเนื่องจากการเติบโตที่แม่นยำและควบคุมได้ในระดับอะตอม ในปัจจุบันงานวิจัยจำนวนมากได้ดำเนินการเกี่ยวกับวัสดุอนินทรีย์เช่น AL2O3, ZRO2, SiO2 และ HFO2 ที่เตรียมโดยเทคโนโลยี ALD และผลกระทบที่ยอดเยี่ยมได้รับมาแล้ว ภาพยนตร์มีแนวโน้มที่จะแข็งเนื่องจากความหนาแน่นและความหนาของฟิล์มเพิ่มขึ้น

นอกจากนี้เพื่อตอบสนองความต้องการของการสะสมอุณหภูมิต่ำ ALD ที่ช่วยพลาสมา (พลาสมาช่วยเพิ่มการสะสมของชั้นอะตอม) (Peaald) มักใช้เพื่อชดเชยการขาดปฏิกิริยาอุณหภูมิต่ำ คุณสมบัติที่แท้จริงของวัสดุอนินทรีย์ที่เกิดจากการเจริญเติบโตของ ALD เช่นความเหนียวต่ำความเหนียวแตกหักต่ำและความเปราะบางสูงจำกัดความทนทานและความน่าเชื่อถือของวัสดุห่อหุ้มอนินทรีย์ในระหว่างการเคลื่อนที่เชิงกล
เช่นเดียวกับเทคโนโลยี ALD เทคโนโลยีการสะสมของชั้นโมเลกุล (MLD) ช่วยให้การสะสมของชั้น monolayers โดยชั้นบนพื้นผิวของพื้นผิวและมักจะใช้สำหรับการเจริญเติบโตของวัสดุลูกผสมอินทรีย์หรืออินทรีย์อนินทรีย์ เป็นที่น่าสังเกตว่ามักจะมีส่วนประกอบอินทรีย์บางส่วนที่แนะนำในเทคโนโลยี MLD และฟิล์มไฮบริดอินทรีย์หรืออินทรีย์อนินทรีย์ที่จัดทำขึ้นโดยมันมีคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตาม MLD มักจะใช้สารตั้งต้นอินทรีย์เป็นหน่วยการเจริญเติบโตของพื้นผิวของ monolayer และโครงสร้างอินทรีย์สายยาวที่มีอยู่ในนั้นนำไปสู่ปริมาณโมเลกุลขนาดใหญ่ของวัสดุสารตั้งต้นซึ่งเป็นอุปสรรคต่อพื้นผิวของพื้นผิว ภาพยนตร์เรื่องนี้ซึ่งมีโอกาสที่จะให้เส้นทางการซึมผ่านสำหรับไอน้ำสิ่งแวดล้อมซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการทำงานของไอน้ำของไอน้ำของภาพยนตร์

การเตรียมการของ monolayer และ films ลามิเนต

ในระหว่างกระบวนการ Peald และ MLD ซึ่งความดันของห้องปฏิกิริยาจะถูกเก็บรักษาไว้ที่ 0 25 Torr และ AR ที่มีความบริสุทธิ์สูง (99.999%) โดยใช้อัตราการไหลของ 100 SCCM ที่ใช้เป็นก๊าซพาหะและก๊าซทำความสะอาดสารตั้งต้น