Principi e tecnologia del rivestimento PVD (Physical Vapor Deposition) (2/2) - VeTek Semiconductor

Rivestimento per evaporazione a fascio di elettroni

A causa di alcuni svantaggi del riscaldamento a resistenza, come la bassa densità di energia fornita dalla fonte di evaporazione a resistenza, una certa evaporazione della fonte di evaporazione stessa che influisce sulla purezza della pellicola, ecc., è necessario sviluppare nuove fonti di evaporazione. Il rivestimento per evaporazione a fascio di elettroni è una tecnologia di rivestimento che inserisce il materiale di evaporazione in un crogiolo raffreddato ad acqua, utilizza direttamente il fascio di elettroni per riscaldare il materiale della pellicola, vaporizza il materiale della pellicola e lo condensa sul substrato per formare una pellicola. La fonte di evaporazione del fascio di elettroni può essere riscaldata fino a 6000 gradi Celsius, il che può fondere quasi tutti i materiali comuni e depositare pellicole sottili su substrati come metalli, ossidi e plastica ad alta velocità.

Deposizione di impulsi laser

Deposizione laser pulsata (PLD)è un metodo di produzione di pellicole che utilizza un raggio laser pulsato ad alta energia per irradiare il materiale target (materiale target sfuso o materiale sfuso ad alta densità pressato da materiale in pellicola in polvere), in modo che il materiale target locale raggiunga una temperatura molto elevata in un istante e vaporizza formando una sottile pellicola sul substrato.

Epitassia da fascio molecolare

L'epitassia a fascio molecolare (MBE) è una tecnologia di preparazione del film sottile in grado di controllare accuratamente lo spessore del film epitassiale, il drogaggio del film sottile e la planarità dell'interfaccia su scala atomica. Viene utilizzato principalmente per preparare film sottili ad alta precisione per semiconduttori come film ultrasottili, pozzi quantici multistrato e superreticoli. È una delle principali tecnologie di preparazione per la nuova generazione di dispositivi elettronici e dispositivi optoelettronici.

L'epitassia a fascio molecolare è un metodo di rivestimento che posiziona i componenti del cristallo in diverse fonti di evaporazione, riscalda lentamente il materiale della pellicola in condizioni di vuoto ultraelevato di 1e-8Pa, forma un flusso di fascio molecolare e lo spruzza sul substrato ad una certa velocità del movimento termico e una certa proporzione, fa crescere film sottili epitassiali sul substrato e monitora il processo di crescita in linea.

In sostanza, si tratta di un rivestimento di evaporazione sotto vuoto, comprendente tre processi: generazione di fasci molecolari, trasporto di fasci molecolari e deposizione di fasci molecolari. Il diagramma schematico dell'apparecchiatura per l'epitassia a fascio molecolare è mostrato sopra. Il materiale target viene posizionato nella fonte di evaporazione. Ciascuna fonte di evaporazione è dotata di un deflettore. La fonte di evaporazione è allineata con il substrato. La temperatura di riscaldamento del substrato è regolabile. Inoltre è disponibile un dispositivo di monitoraggio online per monitorare la struttura cristallina del film sottile.

Rivestimento sputtering sotto vuoto

Quando la superficie solida viene bombardata da particelle energetiche, gli atomi sulla superficie solida entrano in collisione con le particelle energetiche ed è possibile ottenere energia e quantità di moto sufficienti e fuggire dalla superficie. Questo fenomeno è chiamato sputtering. Il rivestimento sputtering è una tecnologia di rivestimento che bombarda bersagli solidi con particelle energetiche, spruzzando gli atomi bersaglio e depositandoli sulla superficie del substrato per formare una pellicola sottile.

L'introduzione di un campo magnetico sulla superficie target del catodo può utilizzare il campo elettromagnetico per vincolare gli elettroni, estendere il percorso degli elettroni, aumentare la probabilità di ionizzazione degli atomi di argon e ottenere una scarica stabile a bassa pressione. Il metodo di rivestimento basato su questo principio è chiamato rivestimento sputtering magnetron.

Lo schema di principio diSputtering del magnetrone CCè come mostrato sopra. I componenti principali della camera a vuoto sono il bersaglio dello sputtering del magnetron e il substrato. Il substrato e il bersaglio sono uno di fronte all'altro, il substrato è messo a terra e il bersaglio è collegato a una tensione negativa, ovvero il substrato ha un potenziale positivo rispetto al bersaglio, quindi la direzione del campo elettrico proviene dal substrato al bersaglio. Il magnete permanente utilizzato per generare il campo magnetico è posizionato sul retro del bersaglio e le linee di forza magnetiche puntano dal polo N del magnete permanente al polo S e formano uno spazio chiuso con la superficie del bersaglio del catodo. 

Il bersaglio e il magnete vengono raffreddati mediante acqua di raffreddamento. Quando la camera a vuoto viene evacuata a meno di 1e-3Pa, l'Ar viene riempito nella camera a vuoto a 0,1-1Pa, quindi viene applicata una tensione ai poli positivo e negativo per far scaricare il gas incandescente e formare plasma. Gli ioni di argon nel plasma di argon si muovono verso il bersaglio del catodo sotto l'azione della forza del campo elettrico, vengono accelerati quando passano attraverso l'area scura del catodo, bombardano il bersaglio ed emettono atomi del bersaglio ed elettroni secondari.

Nel processo di rivestimento a spruzzo DC, vengono spesso introdotti alcuni gas reattivi, come ossigeno, azoto, metano o idrogeno solforato, acido fluoridrico, ecc. Questi gas reattivi vengono aggiunti al plasma di argon e vengono eccitati, ionizzati o ionizzati insieme all'Ar atomi per formare una varietà di gruppi attivi. Questi gruppi attivati ​​raggiungono la superficie del substrato insieme agli atomi bersaglio, subiscono reazioni chimiche e formano pellicole di composti corrispondenti, come ossidi, nitruri, ecc. Questo processo è chiamato sputtering magnetron reattivo DC.

VeTek Semiconductor è un produttore cinese professionale diRivestimento in carburo di tantalio, Rivestimento in carburo di silicio, Grafite speciale, Ceramica al carburo di silicioEAltre ceramiche a semiconduttore. VeTek Semiconductor si impegna a fornire soluzioni avanzate per vari prodotti di rivestimento per l'industria dei semiconduttori.

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