Co to jest analiza cienkich warstw?
Analiza cienkich warstw jest procesem badania warstw półprzewodników, najczęściej stosowanym w produkcji mikroprocesorów i zastosowaniach związanych z energią słoneczną, aby upewnić się, że materiał spełnia specyfikacje operacyjne. Zwykle odbywa się to za pomocą różnych form mikroskopii, takich jak dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego, analiza skaningowego mikroskopu elektronowego i inne podczas procesu produkcyjnego. Ważne jest, aby cienkie folie spełniały wysokie standardy optyczne, elektryczne i osadzania dla opartych na nich komponentów, w przeciwnym razie drobne wady mogą spowodować awarię całego obwodu, który są w stanie obsłużyć.
Ponieważ proces tworzenia końcowego produktu cienkowarstwowego może przebiegać na wielu etapach, analiza produktu po drodze może również obejmować wiele etapów. Na początkowym poziomie produkcji podłoża analiza cienkich warstw wymaga spojrzenia z naukowego punktu widzenia na właściwości filmu, w tym jego przewodnictwo, strukturę krystaliczną, skład chemiczny i punkty styku elementów elektrycznych, takich jak tranzystory. W tej analizie cienkowarstwowej stosowane są różne formy spektroskopii elektronowej, w tym spektroskopia rozpraszania wstecznego Rutherforda (RBS) w celu określenia składu pierwiastkowego, spektroskopia elektronowa Augera (AES) do analizy cech powierzchniowych i inne.
Cienkie filmy stosowane w wyspecjalizowanych aplikacjach, takie jak wyświetlacze ciekłokrystaliczne, ogniwa słoneczne i baterie, będą wymagały osobnej serii etapów analizy cienkich warstw. Technologia cienkowarstwowa zaczyna również odchodzić od podstawowego materiału krzemowego. Elastyczna cienkowarstwowa fotowoltaiczna (PV) na bazie związków poliwinylowych tworzyw sztucznych do zastosowań słonecznych wymaga również analizy PV słonecznej, a analiza cienkich warstw tych materiałów wymaga innego zestawu procesów niż te stosowane w krzemie.
Film słoneczny, w przeciwieństwie do filmu półprzewodnikowego stosowanego w mikroprocesorach, często ulega zmianom środowiskowym podczas użytkowania, które wymagają, aby był bardziej trwały i trwały w temperaturze i innych ekstremalnych warunkach. W rezultacie analiza cienkich warstw materiałów przeznaczonych na dachy słoneczne może zostać poddana badaniu przez wiele dyscyplin naukowych, od inżynierii materiałowej po fizykę stosowaną, chemię i inżynierię mechaniczną, zanim produkt będzie gotowy do sprzedaży.
Nanotechnologia, zarówno pod względem sprzętu do analizy cienkich warstw, jak i procesów produkcyjnych, będzie nadal odgrywać kluczową rolę w kontroli jakości cienkich warstw. Obejmuje to konieczność przeprowadzania analizy cienkich warstw w czystym środowisku laboratoryjnym, wolnym od światła słonecznego i większości pyłu i unoszących się w powietrzu cząstek, z których każda może nieodwracalnie uszkodzić powierzchnię cienkiej warstwy. Sprzęt do maskowania, trawienia i osadzania zastosowany do stworzenia cienkiej folii może być przede wszystkim wykorzystywany do testowania przypadków testowych i analizy jakości gotowego produktu, aby upewnić się, że proces jest odpowiednio skalibrowany w celu uzyskania funkcjonalnych produktów końcowych.