Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Vékonyrétegek fizikai rétegleválasztási technológiái: vákuumpárologtatási és porlasztási technológiák, atom- és molekulaforrások 8. alkalom A BME-ETT a.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Vékonyrétegek fizikai rétegleválasztási technológiái: vákuumpárologtatási és porlasztási technológiák, atom- és molekulaforrások 8. alkalom A BME-ETT a."— Előadás másolata:

1 Vékonyrétegek fizikai rétegleválasztási technológiái: vákuumpárologtatási és porlasztási technológiák, atom- és molekulaforrások 8. alkalom A BME-ETT a SIITME 2009-ért1

2 A nyomás (p), a szabad úthossz (L) és a részecske-sűrűség (n) p, Pa (N/m 2 )L, mn, 1/mm nm 2,4 ·10 16 durva vákuum 15,3 mm2,4 ·10 11 nagyvákuum m2,4 ·10 6 ultra nagyvákuum km24 értékei vákuumban (csökkentett nyomású levegőben) Átlagos szabad úthossz A BME-ETT a SIITME 2009-ért2

3 3

4 4

5 A vákuumrendszerek fő részei Nyitható vákuumedény (alaplap + felemelhető bura) Tömítések (szelepekben, átvezetőkben is) Szelepek Vákuummérők Szivattyúk: kifagyasztók (kondenzációs) nagyvákuum szivattyú (diffúziós) elővákuum-szivattyú (rotációs) A BME-ETT a SIITME 2009-ért5

6 BALZERS, BAK 760 – Használt! -- $99,000 Dual Source Box Coater. Resistive thermal source and inductive evaporation source. IC6000 crystal deposition monitor with a dual crystal head. Heater controls but no substrate heaters. Austin Scientific Cryo-Plex 16 cryopump with compressor. Usable chamber area: 888 mm wide, 923 mm height, and 950 mm deep. Water cooled chamber walls. Inventory#: A BME-ETT a SIITME 2009-ért6

7 BALZERS, 1131 Használt! -- $225,000 Large Box Coater Evaporation System. Khan computer controller. Dual cryo pumps. Box Size: 48 in. L x 59 in. at widest point x 63 in. H. Currently configured with inductive thermal evaporation source. Can easilty be configured with other types of evaporation sources. System includes autoload option. A BME-ETT a SIITME 2009-ért7

8 Fontosabb szivattyúfajták és működési elvük Forgólapátos (rotációs) szivattyúk: ciklikusan, adott térfogatnyi gázmennyiség elkülönítése, komprimálása (összenyomása), majd eltávolítása szelepen át Diffúziós és turbomolekuláris szivattyúk: nagy sebességű testtel való ütközés miatt sodródás diffúziós sz.: olajgőz sugárba diffundálnak be a gázrészecskék és a nagysebességű gőzrészecskékkel való ütközés miatt sodródnak turbomolekuláris sz.: forgó lapát felületével ütköznek a gázrészecskék Kifagyasztók: a gőz/gáz részecskék kondenzálódnak a hűtött felületeken, a parciális nyomást zárt térben a leghidegebb felület hőmérséklete korlátozza Getter szivattyúk (egyes gőzökre/gázokra nézve szelektíven): kémiailag lekötik, vagy fizikailag eltemetik a részecskéket (pl. a Ti párologtatáskor leköti - kiszivattyúzza - az oxigént) A BME-ETT a SIITME 2009-ért8

9 Forgólapátos és olajdiffúziós szivattyú Gázballaszt segítségével a visszacsapó szelep korábban nyit, elkerülhető a káros kondenzáció. A BME-ETT a SIITME 2009-ért9

10 The turbomolecular pump can be a very versatile pump. It can generate many degrees of vacuum from intermediate vacuum (~10-2 Pa) up to ultra-high vacuum levels (~10-8 Pa).ultra-high vacuum A BME-ETT a SIITME 2009-ért10

11 Vákuum mérők kapacitív – 10 6 Pa-10Pa pirani – 10 3 Pa Pa ionizációs – Pa Pa A BME-ETT a SIITME 2009-ért11

12 12 Vékonyrétegek vákuumpárologtatása. A párologtatás folyamatai: 3. Kondenzáció (lecsapatás): a hordozó melegítésével lassított, szabályozott rétegépítés 2. Anyagtranszport: a részecskék egyenes vonalú mozgása a sugár-zás törvényei szerint 1. Molekulákra bontás: az anyag gőzfázisba vitele, elpárologtatása melegítéssel A BME-ETT a SIITME 2009-ért

13 Párolgási sebesség (z) z = részecskék száma / (felület · idő) = állandó (A) · gőznyomás (p) ahol B = állandó H = párolgási hő R = ált. gázállandó T = hőmérséklet, K A párolgási készség az 1 Pa gőznyomás eléréséhez szükséges hőmérséklettel jelle-mezhető. E készség különbözősége teszi lehetővé a csónakról való párologtatást, de T (hőmérséklet), K p (gőznyomás), Pa p = B · e -H/(R·T) hátrányos ha ötvözetréteget készítünk. A BME-ETT a SIITME 2009-ért13

14 Árammal fűtött vákuumpárologtató gőzforrások Árammal fűtött W, Mo csónak melegíti fel a ráhelyezett anyagot. A csónak lehet: tégely tömb (BN, SiC) fedél csóna k huzal, huzalspirállemezlemez, bevonattal Al 2 O 3 bevonat A BME-ETT a SIITME 2009-ért14

15 Vákuumpárologtató gőzforrások Elektronsugaras: elektronsugár hevíti fel az anyagot vízhűtéses tégely elektronsugár elektro- mágnes W szál anyag- forrás    mágneses indukció  Al forrás W szál (elektronforrás) függőcseppes 180 fokos olvadék szilárd e- sugár gőz anód e-forrás hűtött tégely 270 fokos Rezgőadagolós: granulátumot szór az izzó csónakra granulátum tartály lágyvas lemez mágnestekercs állítható rés W csónak vasmag A BME-ETT a SIITME 2009-ért15

16 Gőzforrások iránykarakterisztikája dm 1 /(m 1 d  ) = egy vektor által kijelölt (z-vel  szöget bezáró) irányban d  kicsi térszögben kilépő dm 1 gőztömeg relatív értéke pontszerű gőzforrás elektronsugara s gőzforrás síkszerű gőzforrás (koszinuszos) gőzforrás, m 1 tömeg párolog el belőle d  térszög z irány tetszőleges irány porlasztóforrá s (lepkeszárny) A BME-ETT a SIITME 2009-ért16

17 When the light meets the interface at normal incidence (perpendicularly to the surface), the intensity of light reflected is given by the reflection coefficient or reflectance, R:normal incidence where n0 and nS are the refractive indices of the first and second media, respectively. Optikai vékonyrétegek – antireflexió A BME-ETT a SIITME 2009-ért17

18 A gyémánt és az üveg összehasonlítása Gyémánt törésmutató – Reflexió17,2 % Határszög24,4 fok Üveg törésmutató 1,5 Reflexió4 % Határszög41,8 fok A BME-ETT a SIITME 2009-ért18

19 Optikai szűrők, dielektrikum tükrök A BME-ETT a SIITME 2009-ért19

20 A BME-ETT a SIITME 2009-ért20

21 A BME-ETT a SIITME 2009-ért21

22 Lézervonal szűrő A BME-ETT a SIITME 2009-ért22

23 23 Vákuumporlasztás. A porlasztás folyamata: 1. Gőzállapotba hozás: a. spontán ionizáció  primér elektronok b. az elektronok gyorsulnak  ütközéses ionizáció  ionok és szekundér elektronok c. az ionok gyorsulnak  részecskéket ütnek ki a target-ből (mozgásmennyiség átadás) 2. Anyagtranszport: a porlasztást végző ionok jelenléte miatt a diffúzió törvényei szerint 3. Kondenzáció. A párologtatás-hoz hasonlóan a folyamat: magok  szigetek  a szigetek összeérnek, a folyosók feltöltődnek  összefüggő réteg katód: target, forrás bura földelt (anód) hordozótartó vákuu m Ar gáz Katódporlasztás:  ion + e – A BME-ETT a SIITME 2009-ért

24 24

25 A BME-ETT a SIITME 2009-ért25

26 26 A porlasztás folyamata, magnetronos porlasztás anód gázkisülés elektronok pályája target (katód) Síkmagnetronos porlasztóforrás katód katód sötéttér mágneses tér anód sötéttér anód plazma semleges atomion Magnetronos porlasztás A target porlódása becsapódó ion a target atomjai A BME-ETT a SIITME 2009-ért

27 27

28 A félvezetők legfontosabb rétegfelviteli, rétegmódosító és mintázatkészítő eljárásai 1.Epitaxiás rétegnövesztés: –gőzfázisú epitaxia (CVD), –molekulasugaras epitaxia (MBE = Molecular Beam Epitaxy), –folyadékfázisú epitaxia 2.A felületi rétegtulajdonságok szelektív megváltoztatása: –ionimplantáció –diffúzió 3.Oxidnövesztés a szilícium szelet felületén 4.A szigetelő, vezető, félvezető és passziváló rétegek felviteli eljárásai: –kémiai rétegfelvitel gőzfázisból (CVD = Chemical Vapor Deposition) 5.Mintázatkialakítás litográfiával (az eljárást általában nedves vagy száraz kémiai maratás - rétegeltávolítás - követi): –fotolitográfia –elektronlitográfia –röntgenlitográfia A BME-ETT a SIITME 2009-ért28

29 Epitaxy is a kind of interface between a thin film and a substrate. The term epitaxy (Greek; epi "above" and taxis "in ordered manner") describes an ordered crystalline growth on a monocrystalline substrate.Greekmonocrystalline Epitaxial films may be grown from gaseous or liquid precursors. Because the substrate acts as a seed crystal, the deposited film takes on a lattice structure and orientation identical to those of the substrate. This is different from other thin-film deposition methods which deposit polycrystalline or amorphous films, even on single-crystal substrates. If a film is deposited on a substrate of the same composition, the process is called homoepitaxy; otherwise it is called heteroepitaxy.gaseousliquidseed crystalthin-film deposition polycrystallineamorphous Homoepitaxy is a kind of epitaxy performed with only one material. In homoepitaxy, a crystalline film is grown on a substrate or film of the same material. This technology is applied to growing a more purified film than the substrate and fabricating layers with different doping levels.crystallinedoping Heteroepitaxy is a kind of epitaxy performed with materials that are different from each other. In heteroepitaxy, a crystalline film grows on a crystalline substrate or film of another material. This technology is often applied to growing crystalline films of materials of which single crystals cannot be obtained and to fabricating integrated crystalline layers of different materials. Examples include gallium nitride (GaN) on sapphire or aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP) on gallium arsenide (GaAs).crystallinegallium nitrideGaNsapphirealuminium gallium indium phosphideAlGaInPgallium arsenideGaAs A BME-ETT a SIITME 2009-ért29

30 Epitaxiás rétegek növesztése 2. MBE (Molecular Beam Epitaxy): molekulasugaras epitaxia, t.k. lassú, pontosan szabályozott párologtatás több, szublimáló gőzforrásból 3. Folyadékfázisú epitaxia: alacsony- olvadáspontú fém (ált. Ga) olvadé-kában a félvezető túltelített oldatát hozzák létre, ebből csapatják ki. 1. CVD (Chemical Vapor Deposition): a félvezető vegyületét (ált. hidridjét v. halidját) gáz v. gőz formában hevítik, a vegyület elbomlik v. redukálódik és kicsapódik a félvezető. Tipikus reakciók:SiCl 4 +2H 2  Si+4HCl (1300 o -on SiH 4  Si+2H 2 (szilán, 1200 o -on CVD reaktor vázlata: A BME-ETT a SIITME 2009-ért30

31 A BME-ETT a SIITME 2009-ért31

32 1.Mi a vákuum szerepe a vékonyréteg technológiákban? 2.Mi a vákuumpárologtatás elve? 3.Milyen a párologtató források iránykarakterisztikája, hogyan lehetséges a homogén rétegvastagság elérése? 4.Ismertesse a vákuumporlasztó felépítését és működését? 5.Milyen elveket használunk ki az optikai vékonyrétegek esetén? Kérdések A BME-ETT a SIITME 2009-ért32


Letölteni ppt "Vékonyrétegek fizikai rétegleválasztási technológiái: vákuumpárologtatási és porlasztási technológiák, atom- és molekulaforrások 8. alkalom A BME-ETT a."

Hasonló előadás


Google Hirdetések