تنطوي معالجة الأغشية الرقيقة في أشباه الموصلات على ترسيب طبقات رقيقة جدًا من المواد على ركيزة، عادةً ما تكون من السيليكون أو كربيد السيليكون، لإنشاء طبقات وظيفية للأجهزة الإلكترونية.والتقنيتان الأساسيتان المستخدمتان هما الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) والترسيب الفيزيائي للبخار (PVD).وتُفضّل تقنية الترسيب الكيميائي بالتبخير الكيميائي لدقتها وقدرتها على إنتاج أغشية عالية الجودة، بينما تشتهر تقنية الترسيب الفيزيائي بالتبخير الفيزيائي بإنشاء طلاءات عالية النقاء.وتعد هذه العمليات ضرورية لتصنيع الدوائر المتكاملة والترانزستورات والخلايا الشمسية ومصابيح LED وغيرها من أجهزة أشباه الموصلات.تمكّن الأغشية الرقيقة من تصغير حجم المكونات ويتم نقشها باستخدام تقنيات الطباعة الحجرية لتشكيل الأجهزة النشطة والسلبية.
شرح النقاط الرئيسية:
-
تقنيات ترسيب الأغشية الرقيقة:
-
ترسيب البخار الكيميائي (CVD):تتضمن هذه التقنية تفاعلات كيميائية لترسيب طبقة رقيقة على الركيزة.وتُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في صناعة أشباه الموصلات نظراً لدقتها العالية وقدرتها على إنتاج أغشية موحدة وعالية الجودة.تشمل طرق الترسيب بالحمام الكيميائي
- ترسيب الحمام الكيميائي:طريقة بسيطة ومنخفضة التكلفة حيث يتم غمر الركيزة في محلول كيميائي لتشكيل طبقة رقيقة.
- الطلاء الكهربائي:عملية تستخدم التيار الكهربائي لتقليل كاتيونات الفلزات المذابة بحيث تشكل طبقة معدنية متماسكة على قطب كهربائي.
- التثاقف بالحزمة الجزيئية (MBE):طريقة عالية التحكم لزراعة الأغشية الرقيقة ذات الطبقات الذرية الدقيقة.
- الأكسدة الحرارية:عملية تشكل طبقة رقيقة من الأكسيد على ركيزة السيليكون عن طريق تسخينها في بيئة غنية بالأكسجين.
-
الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD):تتضمن هذه التقنية النقل المادي للمادة من مصدر إلى الركيزة.تشمل طرق PVD ما يلي:
- التبخير:يتم تسخين المادة المصدر إلى درجة حرارة عالية، مما يؤدي إلى تبخرها وتكثيفها على الركيزة.
- الاخرق:عملية يتم فيها قذف الذرات من مادة مستهدفة صلبة نتيجة لقصف الهدف بجسيمات نشطة.
- التبخر بالشعاع الإلكتروني:شكل من أشكال التبخير حيث يتم استخدام شعاع إلكتروني لتسخين المادة المصدر.
-
ترسيب البخار الكيميائي (CVD):تتضمن هذه التقنية تفاعلات كيميائية لترسيب طبقة رقيقة على الركيزة.وتُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في صناعة أشباه الموصلات نظراً لدقتها العالية وقدرتها على إنتاج أغشية موحدة وعالية الجودة.تشمل طرق الترسيب بالحمام الكيميائي
-
تطبيقات الأغشية الرقيقة في أشباه الموصلات:
- الدوائر المتكاملة (ICs):تُستخدم الأغشية الرقيقة لإنشاء الطبقات المختلفة للدوائر المتكاملة، بما في ذلك الطبقات العازلة والموصلة وشبه الموصلة.
- الترانزستورات:تشكل الأغشية الرقيقة مناطق عازل البوابة والمصدر والمصرف والقناة في الترانزستورات.
- الخلايا الشمسية:تُستخدم الأغشية الرقيقة لإنشاء الطبقات النشطة التي تمتص الضوء وتحوله إلى كهرباء.
- مصابيح LED:تُستخدم الأغشية الرقيقة لإنشاء الطبقات المتعددة التي يتكون منها الصمام الثنائي الباعث للضوء، بما في ذلك الطبقات من النوع n والنوع p.
- التصغير:تمكّن الأغشية الرقيقة من إنشاء مكونات أشباه موصلات أصغر وأكثر كفاءة، مثل BJTs وFETs وMOSFETs والثنائيات.
-
عملية التصنيع:
- تشكيل الطبقات:تبدأ العملية بتكوين طبقة أمونيا على الطبقة البينية العازلة، ثم تغطيتها بطبقة مقاومة للضوء.
- ترقيع مقاوم للضوء:يتم تطوير نمط مقاوم للضوء باستخدام تقنيات الطباعة الحجرية.
- الحفر:يتم حفر طبقة الأمونيا والطبقة العازلة البينية باستخدام نمط مقاوم الضوء كقناع.
- التخدير:يتم إجراء المنشطات بالنسبة لمناطق التوصيل وحجم أشباه الموصلات لتعديل الخواص الكهربائية للمادة.
- إزالة المقاومة الضوئية:تتم إزالة النمط المقاوم للضوء عن طريق الحفر، تاركاً وراءه الطبقة الرقيقة المنقوشة.
-
طرق الترسيب المتقدمة:
- ترسيب الطبقة الذرية (ALD):ترسب هذه التقنية الأفلام طبقة ذرية واحدة في كل مرة، مما يسمح بالتحكم الدقيق للغاية في سمك الفيلم وتكوينه.
- الانحلال الحراري بالرش:طريقة يتم فيها رش محلول المادة على الركيزة وتحلل حرارياً لتشكيل طبقة رقيقة.
-
أهمية الأغشية الرقيقة:
- دقة عالية:تسمح الأغشية الرقيقة بإنشاء طبقات دقيقة وموحدة للغاية، وهي ضرورية لأداء أجهزة أشباه الموصلات.
- تعدد الاستخدامات:يمكن تطبيق الأغشية الرقيقة على أسطح مختلفة واستخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات، من الإلكترونيات الدقيقة إلى الإلكترونيات الضوئية.
- التصغير:تتيح القدرة على إنشاء طبقات رقيقة وموحدة إمكانية تصغير المكونات الإلكترونية، مما يؤدي إلى أجهزة أكثر إحكاما وكفاءة.
وباختصار، تُعد معالجة الأغشية الرقيقة جانبًا مهمًا من جوانب تصنيع أشباه الموصلات، حيث تتضمن تقنيات ترسيب دقيقة لإنشاء طبقات وظيفية لمجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية.ويعتمد اختيار طريقة الترسيب على المتطلبات المحددة للتطبيق، حيث تعد تقنية CVD و PVD أكثر التقنيات استخدامًا.تتيح هذه العمليات إنتاج مكونات مصغرة عالية الجودة ومتناهية الصغر ضرورية للإلكترونيات الحديثة.
جدول ملخص:
| الجانب | التفاصيل |
|---|---|
| التقنيات الأولية | - ترسيب البخار الكيميائي (CVD):أغشية عالية الدقة وموحدة. |
| - الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD):الطلاءات عالية النقاء. | |
| التطبيقات | - الدوائر المتكاملة (ICs)، والترانزستورات، والخلايا الشمسية، ومصابيح LED. |
| عملية التصنيع | - تشكيل الطبقات، ونقش الرقاقة الضوئية، والحفر، والتخدير، والإزالة. |
| الطرق المتقدمة | - ترسيب الطبقة الذرية (ALD)، التحلل الحراري بالرش. |
| الأهمية | - الدقة العالية والتنوع وتصغير المكونات. |
اكتشف كيف يمكن أن تُحدث معالجة الأغشية الرقيقة ثورة في مشاريع أشباه الموصلات الخاصة بك- اتصل بخبرائنا اليوم !
