Was ist Dünnschichtanalyse?
Bei der Dünnfilmanalyse werden Halbleiterfilme untersucht, die am häufigsten bei der Herstellung von Mikroprozessoren und Solarenergieanwendungen verwendet werden, um sicherzustellen, dass das Material den Betriebsspezifikationen entspricht. Dies geschieht normalerweise durch verschiedene Formen der Mikroskopie, wie z. B. Röntgenbeugung, Rasterelektronenmikroskopanalyse und mehr während des Herstellungsprozesses. Es ist wichtig, dass Dünnfilme die genauen optischen, elektrischen und Abscheidungsstandards für die darauf basierenden Komponenten erfüllen. Andernfalls können winzige Fehler dazu führen, dass die gesamte Schaltung, für die sie hergestellt wurden, ausfällt.
Da der Herstellungsprozess eines Dünnfilm-basierten Endprodukts viele Schritte umfassen kann, kann die Analyse des Produkts auf diesem Weg auch viele Schritte umfassen. Auf der anfänglichen Substratebene umfasst die Dünnschichtanalyse aus wissenschaftlicher Sicht einen Blick auf die Eigenschaften der Schicht, einschließlich ihrer Leitfähigkeit, Kristallstruktur, chemischen Zusammensetzung und Grenzflächen für elektrische Komponenten wie Transistoren. Bei dieser Dünnschichtanalyse werden verschiedene Formen der Elektronenspektroskopie verwendet, darunter die Rutherford-Rückstreuspektroskopie (RBS) zur Bestimmung der Elementzusammensetzung, die Auger-Elektronenspektroskopie (AES) zur Analyse von Oberflächenmerkmalen und vieles mehr.
Dünnfilme, die in speziellen Anwendungen wie Flüssigkristallanzeigen, Solarzellen und Batterien eingesetzt werden, werden jeweils ihre eigene Reihe von Dünnfilmanalyseschritten beinhalten. Die Dünnschichttechnologie beginnt sich auch von einem Grundmaterial aus Silizium zu entfernen. Flexible Dünnschicht-Photovoltaik (PV) auf Basis von Polyvinylkunststoff-Compounds für Solaranwendungen erfordert ebenfalls eine Solar-PV-Analyse. Die Dünnschichtanalyse dieser Materialien erfordert andere Prozesse als die auf Silizium verwendeten.
Solarfilme unterliegen im Gegensatz zu Halbleiterfilmen, die für Mikroprozessoren verwendet werden, häufig Umweltveränderungen, die eine längere Lebensdauer bei Temperaturen und anderen extremen Bedingungen erfordern. So kann beispielsweise die Dünnschichtanalyse von Materialien für Solardächer von vielen wissenschaftlichen Disziplinen geprüft werden, von Materialwissenschaften über angewandte Physik und Chemie bis hin zum Maschinenbau, bevor das Produkt zum Verkauf angeboten wird.
Die Nanotechnologie wird sowohl in Bezug auf Dünnschichtanalysegeräte als auch in Bezug auf Herstellungsprozesse weiterhin eine Schlüsselrolle bei der Qualitätskontrolle von Dünnschichten spielen. Dazu gehört die Notwendigkeit, Dünnfilmanalysen in einem Reinraumlabor durchzuführen, das frei von Sonnenlicht und den meisten Staub- und Luftpartikeln ist, die die Oberfläche eines Dünnfilms irreversibel beschädigen können. Die Maskierungs-, Ätz- und Abscheidungsausrüstung, die in erster Linie zur Erzeugung des Dünnfilms verwendet wird, kann auch zur Durchführung von Testfällen und zur Analyse der Qualität des Endprodukts verwendet werden, um sicherzustellen, dass der Prozess ordnungsgemäß kalibriert wird, um funktionale Endprodukte herzustellen.