งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

11 429650 Integrated Circuit Processing Technology Postgraduate course in Electrical Engineering SUT WEEK 8 พื้นฐานของเทคโนโลยีฟิล์มบาง และเทคนิคการผลิตฟิล์มบาง.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "11 429650 Integrated Circuit Processing Technology Postgraduate course in Electrical Engineering SUT WEEK 8 พื้นฐานของเทคโนโลยีฟิล์มบาง และเทคนิคการผลิตฟิล์มบาง."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 Integrated Circuit Processing Technology Postgraduate course in Electrical Engineering SUT WEEK 8 พื้นฐานของเทคโนโลยีฟิล์มบาง และเทคนิคการผลิตฟิล์มบาง Lecturer: Dr. Thipwan Fangsuwannarak Thipwan_429650

2 2 ทำไมต้องศึกษา Thin Film Technology มีการใช้งานกว้างขวางในกลุ่มงานต่าง ๆ กัน กับการประยุกต์ใช้งานด้านต่างๆ เช่น Optical: Reflective/Antireflective coating Interference filter Memory discs (CDs) Waveguides Electrical: Insulation Conduction Semiconductor devices Piezoelectric drivers Magnetic: Memory discs Chemical: Barriers to diffusion or alloying Protection against oxidation or corrosion Gas/Liquid sensors Mechanical: Micromechanics Thermal: Barrier layers Heat Sink Thipwan_429650

3 3 ฟิล์มบางในระดับ นาโนเมตร ถึงไมโครเมตร แผ่นฐานรอง (Substrate) Thin- film & Thick-film Thin film thickness ~ nanometer (nm: m) to several micrometers (  m: m) Deposition Rate several nm/min to a few  m/min Purify of film in microelectronics fabrications : from 99.9% to % Thipwan_ Operating at vacuum pressure

4 4 ขั้นตอนของกระบวนการผลิต Thin Films วัสดุของฟิล์ม (Source) การนำส่งวัสดุ ไปยังฐานรอง (Transport) การเติบโตของฟิล์ม หรือปลูกฟิล์ม (Deposition) การแอลนีล (Annealing) ฟิล์ม การวิเคราะห์ (Analysis) อัตราการจ่ายกำลังไฟฟ้า ?? Uniformity??, Contamination?? โครงสร้าง ?? ส่วนประกอบ ?? Process modification?? solid, liquid, vapor, gas vacuum, fluid, plasma -Substrate condition -Reactivity of arriving material -Energy input -Annealing time -Annealing temperature -Structure -Composition -Properties Thipwan_429650

5 5 Pressure and Vacuum Thipwan_429650

6 6 เทคนิคพื้นฐานการผลิต Thin Films - เทคนิคการระเหย (Vacuum Evaporation) การระเหยวัสดุของแข็งที่ต้องการลงบนฐานรอง ซึ่งต้องอยู่ภายในระบบสุญญากาศ จัดอยู่ในกลุ่มของ Physical Vacuum Deposition (PVD) 1. Thermal Evaporator ระดับสุญญากาศตั้งแต่ Torr I I

7 7 Thipwan_ ส่วนประกอบหลักที่สำคัญในระบบ Thermal evaporator เครื่องทำระบบสุญญากาศ - ทำงานในสภาวะเริ่มต้นต้องใช้ Roughing Pump ความดันบรรยากาศ (760Torr) ถึง 1  Torr - ทำงานในสภาวะต่อมาต้องใช้ Cryo-pump หรือ Turbomicro-pump : Torr Torr

8 8 Thipwan_ อุปกรณ์ตรวจวัดความหนาของฟิล์มในระหว่าง deposition (Thin film thickness sensor) Quartz crystal microbalance (QCM) หรือเรียกว่า piezoelectric microbalance การทำงาน : mass frequency electrical signal Electricity Heat โดยผ่านกระบวนการของ Joule heating I I ส่วนให้ความร้อน (heating element)

9 9 Thipwan_ เทคนิคการระเหย (Vacuum Evaporation) 2. Electron Beam Evaporator (EBE) หรือ Electron Beam Physical Vapor Deposition (EBPVD) หลักการ ใช้ลำอิเล็กตรอนพลังงานสูง (kV) กระแทก (bombard) วัสดุที่ต้องการ (material target: metal, alloy, ceramic) จัดอยู่ในกลุ่ม ของ Physical Vacuum Deposition (PVD) อัตราการเติบโตของฟิล์มสูง (high growth rate) ไม่เกิดความร้อนสูงที่ substrate อื่น ๆ อายุการใช้งานจำกัดของขดลวด แบบไส้ใน electron gun อื่น ๆ

10 10 Thipwan_ เทคนิคสปัตเตอร์ริง (Sputter Deposition) มีประโยชน์ต่องานประเภทอื่น ๆ ในอุตสาหกรรม อิเล็กทรอนิกส์กว้างกว่า evaporator แต่ก็ยังจัดอยู่ในกลุ่ม ของ Physical deposition สามารถปลูกฟิล์มได้หลากหลายชนิด เช่น ฟิล์มโลหะ ฉนวน หรือ สารกึ่งตัวนำ สามารถเปลี่ยนสารประกอบของฟิล์ม โดยการเปลี่ยนแผ่น Target composition หรือใช้ Reactive gas เพื่อปรับเปลี่ยน สารประกอบของฟิล์ม Deposition rate ต่ำในระดับ 1nm/min : Nanotechnology และปรับ ให้สูงถึง  m/min

11 11 Thipwan_ หลักการ : สร้างการดิสชาร์จ (discharge) ของประจุก๊าซเฉื่อย เช่น Ar ทำ ให้เกิดแสงพลาสม่า (plasma: ก๊าซแตกตัวเป็นไอออน (ionized)) ไปทำ ให้อะตอมของ target นั้นหลุดออกมา (sputtering) ลงบน substrate หรือ สามารถผสมก๊าซอื่น ๆ เช่น O หรือ N กับ Ar เพื่อให้เป็น Reactive sputtering - เทคนิคสปัตเตอร์ริง (Sputter Deposition) Cathode, - Anode, + Plasma แหล่งกำเนิดของ sputtering คือ magnetron ซึ่งอยู่ติดด้านหลังของ Target เมื่อ เกิดสนาม ไฟฟ้าและแม่เหล็กค่าสูง ๆ บริเวณดังกล่าวแล้ว ionized gas (Ar) จะถูกดักมาอยู่บริเวณผิวของ Target และชนกับอะตอมของ Target plasma

12 12 DC Sputtering เหมาะกับวัสดุของ Target แบบ insulating material ต้องการแรงดันไฟฟ้า Volt เพื่อไป sputtering RF Sputtering Magnetron Sputtering ใช้กับ DC หรือ RF ก็ได้ กลับขั้วแล้วจะเกิดกระบวนการ back-sputtering Remove thin surface layers such as residual oxide ความถี่ ~13.56MHz สามารถ sputter ได้ทั้งวัสดุที่ เป็นตัวนำ และฉนวน หรือ ประกอบ ด้วยกันที่เรียกว่า co-sputtering target Matching Network RF generator Blocking Capacitor เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของ Ar + ให้เกิดการชนที่ target มากขึ้น Increase of deposition rate at low Ar pressure เทคนิคต่าง ๆ ของ Sputtering :

13 13 Thipwan_ Reactive Sputtering - ผสม reactive gas เช่น O หรือ N ในระหว่างการปลูกฟิล์ม จะได้ฟิล์มที่มี สารประกอบ ต่าง ๆ เช่น SiO x, SiN x อื่น ๆ Ion Beam Assisted Deposition (IBAD) - สามารถใช้ได้กับ evaporator หรือ sputtering ( หรือ chemical vapor deposition) - bombard surface with ions - low voltage (50-300eV) - สามารถเปลี่ยนคุณสมบัติต่างๆ ของฟิล์ม - นิยมใช้ในอุตสาหกรรมการเคลือบฟิล์มคาร์บอน (tetrahedral amorphous carbon) - หลักการ : ไม่ใช้ magnetron source แต่ใช้ ion source (Kaufman ion source) เทคนิคต่าง ๆ ของ Sputtering :


ดาวน์โหลด ppt 11 429650 Integrated Circuit Processing Technology Postgraduate course in Electrical Engineering SUT WEEK 8 พื้นฐานของเทคโนโลยีฟิล์มบาง และเทคนิคการผลิตฟิล์มบาง.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google