Montagem e instalação de um sistema de deposição de camadas atómicas (ALD) e deposição de filmes de Al₂O₃ e SiO₂ para diferentes aplicações

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Main Author: Cunha, Florival Moura da
Publication Date: 2023
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Download full: https://hdl.handle.net/1822/86455
Summary: Dissertação de mestrado em Engenharia Física, Dispositivos, Microssistemas e Nanotecnologias
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spelling Montagem e instalação de um sistema de deposição de camadas atómicas (ALD) e deposição de filmes de Al₂O₃ e SiO₂ para diferentes aplicaçõesAssembly and installation of an atomic layer deposition (ALD) system and deposition of Al₂O₃ and SiO₂ films for different applicationsAtomic Layer DepositionFilmes ultrafinosAl₂O₃SiO₂Janela ALDUltra-thin filmsALD windowEngenharia e Tecnologia::Engenharia CivilDissertação de mestrado em Engenharia Física, Dispositivos, Microssistemas e NanotecnologiasA deposição de camadas atómicas ALD (Atomic Layer Deposition) consiste numa técnica de deposição de filmes em escala atómica. O sistema ALD da marca SENTECH Instruments GmbH no laboratório de Micro-Nano-Fabricação (MNFab) do CMEMS-UMinho permite dois modos de funcionamento: o ThALD (ALD térmico) e o PEALD (ALD assistido por plasma). Além disso, possui um elipsómetro integrado para o controlo preciso da espessura do filme em tempo real. Tipicamente, um sistema ALD apresenta um excelente controlo da espessura dos filmes ultrafinos, além de permitir que estruturas 3D complexas possam ser cobertas por um filme conformal com elevada proporção de rácio de aspeto. Este projeto consistiu na aprendizagem, instalação, calibração e manuseamento deste sistema e escrita de um manual de instruções. Foram obtidas as receitas para a deposição de filmes ultrafinos de Al2O3 (ThALD e PEALD) e SiO2 (PEALD) através do estudo dos parâmetros técnicos do ALD como o crescimento por ciclo GPC (Growth Per Cycle) e janela ALD (ALD-window). Além disso, foram estudadas as diferentes propriedades dos materiais como: constantes óticas, rugosidade superficial, composição química e cristalina, uniformidade e conformidade. Os filmes ultrafinos de Al2O3 por PEALD apresentam um índice de refração de 1,64 aos 550 nm, uma rugosidade superficial linear de 0,5 nm e por ThALD um índice de refração de 1,65 aos 550 nm. Os filmes ultrafinos de SiO2 apresentam índice de refração 1,44 aos 550 nm. Os resultados apresentam propriedades muito próximas das referências. O estudo preliminar dos filmes ultrafinos de SiN também foi abordado neste trabalho. Por fim, estes estudos foram apresentados numa conferência internacional e permitem a escrita de um artigo científico em revista. Estes filmes ultrafinos depositados por ALD têm diferentes aplicações industriais como: semicondutores, automóvel, aeronáutica, aeroespacial, energia, dispositivos óticos, displays de elevada resolução, painéis solares entre outros.ALD (Atomic Layer Deposition) is a technique for the deposition of atomic-scale films. The SENTECH Instruments GmbH ALD system at the laboratório de Micro-Nano-Fabricação (MNFab) of CMEMS-UMinho allows two operation options: ThALD (Thermal ALD) and PEALD (Plasma Enhanced ALD). In addition, it has an integrated ellipsometer for accurate real-time control of the ultra-thin film thickness. Typically, an ALD system shows excellent control over the thickness of films and allows complex 3D structures to be covered by a conformal film with a high aspect ratio. This project consisted of learning, installing, calibrating, and handling this system and writing an instruction manual. Recipes for the deposition of Al2O3 (ThALD and PEALD) and SiO2 (PEALD) ultra-thin films were obtained by studying technical parameters of ALD such as Growth Per Cycle (GPC) and ALD-window. In addition, the different properties of the materials such as optical constants, crystalline properties, surface roughness, thickness uniformity, chemical composition, conformal and selective deposition, among others were studied. The Al2O3 ultra-thin films by PEALD show a refractive index of 1,64 at 550 nm, a linear surface roughness of 0,5 nm, and by ThALD a refractive index of 1,65 at 550 nm. The SiO2 ultra-thin films present a refractive index of 1,44 at 550 nm. The results present properties very close to the references. The preliminary study of SiN ultra-thin films was also addressed in this work. Finally, these studies were presented at an international conference and allow the writing of a scientific paper in a journal. These ultra-thin films have different industrial applications in the areas of semiconductors, automotive, aeronautics, aerospace, energy, optical devices, high-resolution displays, solar panels, among others.Silva, Manuel Fernando RibeiroUniversidade do MinhoCunha, Florival Moura da2023-01-182023-01-18T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/86455por203349679info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2024-05-11T07:25:50Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/86455Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-28T16:27:02.167344Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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