Depozycja cienkowarstwowa to technologia nakładania bardzo cienkiej warstwy materiału – od kilku nanometrów do około 100 mikrometrów, czyli grubości kilku atomów – na powierzchnię „podłoża”, która ma zostać pokryta, lub na wcześniej nałożoną powłokę w celu utworzenia warstw. Procesy produkcyjne osadzania cienkowarstwowego są podstawą dzisiejszego przemysłu półprzewodnikowego, paneli słonecznych, płyt CD, napędów dyskowych i urządzeń optycznych.
Odkładanie cienkowarstwowe jest zwykle podzielone na dwie szerokie kategorie – osadzanie chemiczne i fizyczne systemy powłokowe osadzania par.
Odkładanie chemiczne polega na tym, że lotny prekursor cieczy wywołuje zmianę chemiczną na powierzchni, pozostawiając chemicznie osadzoną powłokę. Jednym z przykładów jest chemiczne osadzanie par (CVD) stosowane do produkcji materiałów stałych o najwyższej czystości i wydajności w przemyśle półprzewodnikowym.
Fizyczne osadzanie par odnosi się do szerokiego zakresu technologii, w których materiał jest uwalniany ze źródła i osadzany na podłożu za pomocą procesów mechanicznych, elektromechanicznych lub termodynamicznych. Dwie najczęściej stosowane techniki osadzania z pary fizycznej lub PVD to odparowanie termiczne i rozpylanie jonowe.
Parowanie termiczne
Thermal Evaporation Process
Parowanie termiczne polega na ogrzewaniu materiału stałego, który będzie używany do powlekania podłoża w komorze wysokiej próżni, aż zacznie wrzeć i parować wytwarzając ciśnienie pary. Wewnątrz komory próżniowej nawet stosunkowo niskie ciśnienie pary jest wystarczające do wytworzenia chmury parowej. Odparowany materiał stanowi teraz strumień pary, któremu próżnia umożliwia swobodne przemieszczanie się, bez reagowania i rozpraszania na inne atomy. Przemierza on komorę i uderza w podłoże, przywierając do niego jako powłoka lub cienka warstwa.
Istnieją dwie podstawowe metody ogrzewania materiału źródłowego podczas odparowywania termicznego. Jedna z nich znana jest jako odparowanie żarowe, ponieważ osiąga się ją za pomocą prostego elektrycznego elementu grzejnego lub żarnika. Innym powszechnie stosowanym źródłem ciepła jest wiązka elektronów lub odparowanie wiązką elektronów, w którym wiązka elektronów jest skierowana na materiał źródłowy w celu jego odparowania i przejścia do fazy gazowej.
Systemy odparowywania cienkowarstwowego mogą oferować zalety stosunkowo dużych szybkości osadzania, kontrolę szybkości i grubości w czasie rzeczywistym oraz (przy odpowiedniej konfiguracji fizycznej) dobrą kontrolę kierunku strumienia odparowywanego czynnika w procesach takich jak Lift Off, umożliwiających uzyskanie powłok o bezpośrednim wzorze.
Rozpylanie jonowe
Rozpylanie obejmuje bombardowanie materiału docelowego cząstkami o wysokiej energii, które mają być osadzone na podłożu, takim jak płytka krzemowa lub panel słoneczny. Podłoża do powlekania są umieszczane w komorze próżniowej zawierającej gaz obojętny – zazwyczaj argon – i ujemny ładunek elektryczny jest umieszczany na materiale docelowym, który ma być osadzony, powodując świecenie plazmy w komorze.
Atomy są „odpylane” z celu przez zderzenia z atomami gazu argonowego, przenosząc te cząstki przez komorę próżniową i są osadzane jako cienka warstwa. Szeroko stosowane są różne metody napylania plazmowego systemów powlekania, w tym rozpylanie jonowe i rozpylanie wspomagane jonowo, rozpylanie reaktywne w środowisku gazu tlenowego, rozpylanie strumieniem gazu i rozpylanie magnetronowe.
Magnetronowe rozpylanie jonowe
Magnetronowe rozpylanie jonowe wykorzystuje magnesy do pułapkowania elektronów nad ujemnie naładowanym materiałem docelowym, dzięki czemu nie mogą one swobodnie bombardować podłoża, zapobiegając przegrzaniu lub uszkodzeniu pokrywanego obiektu i umożliwiając szybsze osadzanie cienkiej warstwy. Systemy rozpylania magnetronowego są zazwyczaj skonfigurowane jako „In-line”, gdzie podłoże przemieszcza się obok materiału docelowego na pewnego rodzaju przenośniku taśmowym, lub okrągłe dla mniejszych zastosowań. Używają one kilku metod indukowania stanu wysokiej energii, w tym prądu stałego (DC), prądu zmiennego (AC) i częstotliwości radiowej (RF) źródeł magnetronowych.
W porównaniu z napylaniem termicznym, które wykorzystuje bardziej konwencjonalne temperatury ogrzewania, rozpylanie magnetronowe odbywa się w środowisku plazmy „czwartego stanu natury” z dużo wyższymi temperaturami i energiami kinetycznymi pozwalającymi na dużo czystsze i bardziej precyzyjne osadzanie cienkich warstw na poziomie atomowym.
Które podejście jest właściwym wyborem dla konkretnych potrzeb systemu powlekania osadzania cienkiej warstwy może zależeć od wielu złożonych czynników – i więcej niż jedno podejście może być podjęte, aby osiągnąć podobne cele. Zawsze chcesz, aby uzyskać pomoc kompetentnego eksperta inżynierii próżniowej do oceny dokładnych potrzeb i oferują optymalny wynik w najlepszej cenie.
Matt Hughes jest prezesem Semicore Equipment Inc, wiodącym światowym dostawcą sprzętu do napylania dla elektroniki, energii słonecznej, optycznych, medycznych, wojskowych, motoryzacyjnych i pokrewnych branż high-tech. Pozwól, aby nasi pomocni pracownicy odpowiedzieli na wszelkie pytania dotyczące „Czym jest napylanie cienkowarstwowe?” oraz jak wdrożyć najlepsze techniki dla Twoich potrzeb w zakresie sprzętu do napylania cienkowarstwowego, kontaktując się z nami pod adresem [email protected] lub dzwoniąc pod numer 925-373-8201.
Aktualności i artykuły
Co to jest napylanie cienkowarstwowe przez odparowanie termiczne?
Jedną z powszechnie stosowanych metod fizycznego naparowywania (PVD) jest naparowywanie termiczne. Jest to forma osadzania cienkich warstw, która jest technologią próżniową do nakładania powłok z czystych materiałów na powierzchnię różnych obiektów…. Read More
Co to jest rozpylanie jonowe?
Rozpylanie jonowe jest procesem produkcyjnym osadzania cienkiej warstwy w rdzeniu dzisiejszych półprzewodników, napędów dyskowych, płyt CD i urządzeń optycznych. Na poziomie atomowym, rozpylanie jonowe jest procesem, w którym atomy są wyrzucane z celu lub materiału źródłowego, który ma być osadzony na podłożu – takim jak wafel krzemowy, panel słoneczny lub urządzenie optyczne – w wyniku bombardowania celu przez cząstki o wysokiej energii…. Read More
Co to jest powłoka PVD?
Fizyczne osadzanie par – znane również jako powlekanie PVD – odnosi się do różnych technik osadzania cienkich warstw, w których stały metal jest odparowywany w środowisku wysokiej próżni i osadzany na materiałach przewodzących prąd elektryczny jako czysty metal lub powłoka stopowa. Jako proces, który przenosi materiał powłokowy na poziomie pojedynczego atomu lub molekuły, może zapewnić niezwykle czyste i wysokowydajne powłoki, które dla wielu zastosowań są znacznie lepsze od galwanizacji…. Read More
Steve Penny SEO