Qu'est-ce que l'analyse en couche mince?
L'analyse des couches minces est un processus d'examen des films semi-conducteurs, le plus souvent utilisé dans la fabrication de microprocesseurs et dans les applications à énergie solaire, afin de garantir que le matériau répond aux spécifications de fonctionnement. Cela se fait généralement par le biais de diverses formes de microscopie, telles que la diffraction des rayons X, l'analyse au microscope électronique à balayage, etc., au cours du processus de fabrication. Il est important que les films minces respectent les normes rigoureuses en matière d'optique, d'électricité et de dépôt des composants qui en découlent, sinon des défauts infimes pourraient entraîner la défaillance de l'ensemble du circuit sur lequel ils sont conçus.
Étant donné que le processus de création d'un produit final à base de film mince peut comporter de nombreuses étapes, l'analyse du produit en cours de route peut également comporter de nombreuses étapes. Au niveau de la production initiale du substrat, l’analyse de couche mince consiste à examiner du point de vue scientifique d’un matériau les propriétés du film, notamment sa conductivité, sa structure cristalline, sa composition chimique et ses points d’interface pour les composants électriques tels que les transistors. Divers types de spectroscopie électronique sont utilisés dans cette analyse en couches minces, notamment la spectroscopie à rétrodiffusion de Rutherford (RBS) pour déterminer la composition élémentaire, la spectroscopie électronique Auger (AES) pour analyser les caractéristiques de surface, etc.
Les couches minces utilisées dans des applications spécialisées, telles que les écrans à cristaux liquides, les cellules solaires et les batteries, impliqueront chacune leur propre série d’étapes d’analyse de couches minces. La technologie des couches minces commence également à s’éloigner des matériaux de base du silicium. Le photovoltaïque à couche mince flexible basé sur des composés plastiques polyvinyliques pour applications solaires nécessite également une analyse PV solaire, et l’analyse par couche mince de ces matériaux implique un ensemble de processus différent de celui utilisé sur le silicium.
Le film solaire, contrairement au film semi-conducteur utilisé pour les microprocesseurs, subit souvent des modifications de l'environnement au cours de son utilisation, ce qui nécessite une plus grande durabilité et une plus grande durabilité sous des températures extrêmes et autres. Ainsi, l'analyse de couches minces de matériaux destinés aux toits solaires, par exemple, peut être examinée par de nombreuses disciplines scientifiques, allant de la science des matériaux à la physique appliquée, à la chimie et au génie mécanique avant que le produit ne soit prêt à être vendu.
La nanotechnologie, tant en termes d’équipement d’analyse de film mince que de processus de fabrication, continuera de jouer un rôle clé dans le contrôle de la qualité des films minces. Cela inclut la nécessité de procéder à une analyse de film mince dans un laboratoire de salle blanche, à l'abri de la lumière du soleil et de la plupart des poussières et des particules en suspension dans l'air, lesquelles peuvent endommager de manière irréversible la surface d'un film mince. Les équipements de masquage, de gravure et de dépôt utilisés pour créer le film mince peuvent également servir à exécuter des scénarios de test et à analyser la qualité du produit fini afin de s'assurer que le processus est correctement étalonné pour produire des produits finis fonctionnels.