மெல்லிய படல படிவு நுட்பங்களின் விரிவான கண்ணோட்டம்: MOCVD, மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் மற்றும் PECVD

குறைக்கடத்தி உற்பத்தியில், ஃபோட்டோலித்தோகிராஃபி மற்றும் எட்சிங் ஆகியவை அடிக்கடி குறிப்பிடப்படும் செயல்முறைகளாக இருந்தாலும், எபிடாக்சியல் அல்லது மெல்லிய படல படிவு நுட்பங்கள் சமமாக முக்கியமானவை. இந்தக் கட்டுரை சில்லு உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படும் பல பொதுவான மெல்லிய படல படிவு முறைகளை அறிமுகப்படுத்துகிறது, அவற்றில்எம்.ஓ.சி.வி.டி., காந்தம் தெளித்தல், மற்றும்பி.இ.சி.வி.டி..

சிப் தயாரிப்பில் மெல்லிய படல செயல்முறைகள் ஏன் அவசியம்?

உதாரணத்திற்கு, ஒரு சாதாரண சுடப்பட்ட பிளாட்பிரெட் என்று கற்பனை செய்து பாருங்கள். அதுவே சுவையற்றதாக இருக்கலாம். இருப்பினும், சுவையான பீன் பேஸ்ட் அல்லது இனிப்பு மால்ட் சிரப் போன்ற பல்வேறு சாஸ்களைப் பயன்படுத்தி மேற்பரப்பைத் துலக்குவதன் மூலம் அதன் சுவையை நீங்கள் முழுமையாக மாற்றலாம். இந்த சுவையை அதிகரிக்கும் பூச்சுகள்மெல்லிய படலங்கள்குறைக்கடத்தி செயல்முறைகளில், பிளாட்பிரெட் தானே குறிக்கிறதுஅடி மூலக்கூறு.

சிப் தயாரிப்பில், மெல்லிய படலங்கள் ஏராளமான செயல்பாட்டுப் பாத்திரங்களைச் செய்கின்றன - காப்பு, கடத்துத்திறன், செயலற்ற தன்மை, ஒளி உறிஞ்சுதல் போன்றவை - மேலும் ஒவ்வொரு செயல்பாட்டிற்கும் ஒரு குறிப்பிட்ட படிவு நுட்பம் தேவைப்படுகிறது.

1. உலோக-கரிம வேதியியல் நீராவி படிவு (MOCVD)

MOCVD என்பது உயர்தர குறைக்கடத்தி மெல்லிய படலங்கள் மற்றும் நானோ கட்டமைப்புகளின் படிவுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் மேம்பட்ட மற்றும் துல்லியமான நுட்பமாகும். LED கள், லேசர்கள் மற்றும் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் போன்ற சாதனங்களை உருவாக்குவதில் இது முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

MOCVD அமைப்பின் முக்கிய கூறுகள்:

• எரிவாயு விநியோக அமைப்பு
  வினை அறைக்குள் வினைபடுபொருட்களை துல்லியமாக அறிமுகப்படுத்துவதற்குப் பொறுப்பு. இதில் ஓட்டக் கட்டுப்பாடு அடங்கும்:

• கேரியர் வாயுக்கள்

• உலோக-கரிம முன்னோடிகள்

• ஹைட்ரைடு வாயுக்கள்
  இந்த அமைப்பு வளர்ச்சி மற்றும் சுத்திகரிப்பு முறைகளுக்கு இடையில் மாறுவதற்கு பல வழி வால்வுகளைக் கொண்டுள்ளது.

• எதிர்வினை அறை
  உண்மையான பொருள் வளர்ச்சி நிகழும் அமைப்பின் மையம். கூறுகள் பின்வருமாறு:

  • கிராஃபைட் சசெப்டர் (அடி மூலக்கூறு வைத்திருப்பவர்)

  • ஹீட்டர் மற்றும் வெப்பநிலை உணரிகள்

  • இடத்திலேயே கண்காணிப்பதற்கான ஆப்டிகல் போர்ட்கள்

  • தானியங்கி வேஃபர் ஏற்றுதல்/இறக்குதலுக்கான ரோபோடிக் கைகள்

• வளர்ச்சி கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு
  நிரல்படுத்தக்கூடிய லாஜிக் கன்ட்ரோலர்கள் மற்றும் ஒரு ஹோஸ்ட் கணினியைக் கொண்டுள்ளது. இவை படிவு செயல்முறை முழுவதும் துல்லியமான கண்காணிப்பு மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் நிகழும் தன்மையை உறுதி செய்கின்றன.

• இடத்திலேயே கண்காணிப்பு
  பைரோமீட்டர்கள் மற்றும் பிரதிபலிப்பான்கள் போன்ற கருவிகள் அளவிடுகின்றன:

  • பட தடிமன்

  • மேற்பரப்பு வெப்பநிலை

  • அடி மூலக்கூறு வளைவு
    இவை நிகழ்நேர கருத்து மற்றும் சரிசெய்தலை செயல்படுத்துகின்றன.

• வெளியேற்ற சுத்திகரிப்பு அமைப்பு
  பாதுகாப்பு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் இணக்கத்தை உறுதி செய்வதற்காக வெப்ப சிதைவு அல்லது வேதியியல் வினையூக்கத்தைப் பயன்படுத்தி நச்சு துணை தயாரிப்புகளை நடத்துகிறது.

மூடிய-இணைந்த ஷவர்ஹெட் (CCS) கட்டமைப்பு:

செங்குத்து MOCVD உலைகளில், CCS வடிவமைப்பு, ஷவர்ஹெட் கட்டமைப்பில் மாற்று முனைகள் மூலம் வாயுக்களை சீராக செலுத்த அனுமதிக்கிறது. இது முன்கூட்டிய எதிர்வினைகளைக் குறைத்து, சீரான கலவையை மேம்படுத்துகிறது.

• திசுழலும் கிராஃபைட் சஸ்பெக்டர்மேலும் வாயுக்களின் எல்லை அடுக்கை ஒரே மாதிரியாக மாற்ற உதவுகிறது, வேஃபர் முழுவதும் படல சீரான தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.

2. மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங்

மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் என்பது ஒரு இயற்பியல் நீராவி படிவு (PVD) முறையாகும், இது மெல்லிய படலங்கள் மற்றும் பூச்சுகளை வைப்பதற்கு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, குறிப்பாக மின்னணுவியல், ஒளியியல் மற்றும் மட்பாண்டங்களில்.

வேலை செய்யும் கொள்கை:

1. இலக்கு பொருள்
   படியெடுக்கப்பட வேண்டிய மூலப்பொருள் - உலோகம், ஆக்சைடு, நைட்ரைடு போன்றவை - ஒரு கேத்தோடில் நிலையாக வைக்கப்படுகின்றன.

2. வெற்றிட அறை
   மாசுபடுவதைத் தவிர்ப்பதற்காக இந்த செயல்முறை அதிக வெற்றிடத்தின் கீழ் செய்யப்படுகிறது.

3. பிளாஸ்மா உருவாக்கம்
   ஒரு மந்த வாயு, பொதுவாக ஆர்கான், பிளாஸ்மாவை உருவாக்க அயனியாக்கம் செய்யப்படுகிறது.

4. காந்தப்புல பயன்பாடு
   அயனியாக்க செயல்திறனை மேம்படுத்த ஒரு காந்தப்புலம் எலக்ட்ரான்களை இலக்கிற்கு அருகில் கட்டுப்படுத்துகிறது.

5. தெளித்தல் செயல்முறை
   அயனிகள் இலக்கைத் தாக்கி, அறை வழியாகப் பயணித்து அடி மூலக்கூறில் படியும் அணுக்களை இடமாற்றம் செய்கின்றன.

மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங்கின் நன்மைகள்:

• சீரான படலப் படிவுபெரிய பகுதிகளில்.

• சிக்கலான சேர்மங்களை வைப்பு செய்யும் திறன், உலோகக் கலவைகள் மற்றும் மட்பாண்டங்கள் உட்பட.

• சரிசெய்யக்கூடிய செயல்முறை அளவுருக்கள்தடிமன், கலவை மற்றும் நுண் கட்டமைப்பு ஆகியவற்றின் துல்லியமான கட்டுப்பாட்டிற்கு.

• உயர் திரைப்படத் தரம்வலுவான ஒட்டுதல் மற்றும் இயந்திர வலிமையுடன்.

• பரந்த பொருள் இணக்கத்தன்மை, உலோகங்கள் முதல் ஆக்சைடுகள் மற்றும் நைட்ரைடுகள் வரை.

• குறைந்த வெப்பநிலை செயல்பாடு, வெப்பநிலை உணர்திறன் கொண்ட அடி மூலக்கூறுகளுக்கு ஏற்றது.

3. பிளாஸ்மா-மேம்படுத்தப்பட்ட வேதியியல் நீராவி படிவு (PECVD)

சிலிக்கான் நைட்ரைடு (SiNx), சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு (SiO₂) மற்றும் அமார்பஸ் சிலிக்கான் போன்ற மெல்லிய படலங்களைப் படியச் செய்வதற்கு PECVD பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

கொள்கை:

ஒரு PECVD அமைப்பில், முன்னோடி வாயுக்கள் ஒரு வெற்றிட அறைக்குள் அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன, அங்கு ஒருஒளி வெளியேற்ற பிளாஸ்மாஇதைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படுகிறது:

• RF தூண்டுதல்

• DC உயர் மின்னழுத்தம்

• மைக்ரோவேவ் அல்லது துடிப்பு மூலங்கள்

பிளாஸ்மா வாயு-கட்ட வினைகளைச் செயல்படுத்தி, வினைத்திறன் மிக்க உயிரினங்களை உருவாக்கி, அடி மூலக்கூறில் படிந்து ஒரு மெல்லிய படலத்தை உருவாக்குகிறது.

படிவு படிகள்:

1. பிளாஸ்மா உருவாக்கம்
   மின்காந்த புலங்களால் தூண்டப்பட்டு, முன்னோடி வாயுக்கள் அயனியாகி வினைத்திறன் மிக்க தீவிரவாதிகள் மற்றும் அயனிகளை உருவாக்குகின்றன.

2. எதிர்வினை மற்றும் போக்குவரத்து
   இந்த இனங்கள் அடி மூலக்கூறை நோக்கி நகரும்போது இரண்டாம் நிலை எதிர்வினைகளுக்கு உட்படுகின்றன.

3. மேற்பரப்பு எதிர்வினை
   அடி மூலக்கூறை அடைந்ததும், அவை உறிஞ்சி, வினைபுரிந்து, ஒரு திடமான படலத்தை உருவாக்குகின்றன. சில துணைப் பொருட்கள் வாயுக்களாக வெளியிடப்படுகின்றன.

PECVD நன்மைகள்:

• சிறந்த சீரான தன்மைபட அமைப்பு மற்றும் தடிமன் ஆகியவற்றில்.

• வலுவான ஒட்டுதல்ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த படிவு வெப்பநிலையில் கூட.

• அதிக படிவு விகிதங்கள், இது தொழில்துறை அளவிலான உற்பத்திக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.

4. மெல்லிய படல குணாதிசய நுட்பங்கள்

தரக் கட்டுப்பாட்டுக்கு மெல்லிய படலங்களின் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். பொதுவான நுட்பங்களில் பின்வருவன அடங்கும்:

(1) எக்ஸ்-கதிர் மாறுபாடு (XRD)

• நோக்கம்: படிக கட்டமைப்புகள், லட்டு மாறிலிகள் மற்றும் நோக்குநிலைகளை பகுப்பாய்வு செய்யுங்கள்.

• கொள்கை: பிராக் விதியின் அடிப்படையில், ஒரு படிகப் பொருள் வழியாக எக்ஸ்-கதிர்கள் எவ்வாறு வேறுபடுகின்றன என்பதை அளவிடுகிறது.

• பயன்பாடுகள்: படிகவியல், கட்ட பகுப்பாய்வு, திரிபு அளவீடு மற்றும் மெல்லிய படல மதிப்பீடு.

(2) எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (SEM) ஸ்கேன் செய்தல்

• நோக்கம்: மேற்பரப்பு உருவவியல் மற்றும் நுண் அமைப்பைக் கவனியுங்கள்.

• கொள்கை: மாதிரி மேற்பரப்பை ஸ்கேன் செய்ய எலக்ட்ரான் கற்றையைப் பயன்படுத்துகிறது. கண்டறியப்பட்ட சமிக்ஞைகள் (எ.கா., இரண்டாம் நிலை மற்றும் பின் சிதறடிக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள்) மேற்பரப்பு விவரங்களை வெளிப்படுத்துகின்றன.

• பயன்பாடுகள்: பொருள் அறிவியல், நானோ தொழில்நுட்பம், உயிரியல் மற்றும் தோல்வி பகுப்பாய்வு.

(3) அணுசக்தி நுண்ணோக்கி (AFM)

• நோக்கம்: அணு அல்லது நானோமீட்டர் தெளிவுத்திறனில் பட மேற்பரப்புகள்.

• கொள்கை: ஒரு கூர்மையான ஆய்வு, நிலையான தொடர்பு சக்தியைப் பராமரிக்கும் போது மேற்பரப்பை ஸ்கேன் செய்கிறது; செங்குத்து இடப்பெயர்வுகள் ஒரு 3D நிலப்பரப்பை உருவாக்குகின்றன.

• பயன்பாடுகள்: நானோ கட்டமைப்பு ஆராய்ச்சி, மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை அளவீடு, உயிர் மூலக்கூறு ஆய்வுகள்.