ALD 공정을 통한 질화 티타늄(TiN) 박막 제조
통과(청구서 또는 검사 등)원자층 증착(ALD) 공정준비질화 티타늄(TiN) 박막TiN 필름은 높은 경도, 우수한 내마모성, 높은 내식성, 낮은 마찰 계수, 높은 온도 안정성, 전기 전도성, 우수한 생체 적합성, 미적으로 보기 좋은 장식적 특성을 가지고 있습니다. 이러한 우수한 특성 덕분에 가공, 전자 및 반도체, 장식, 생의학, 광학, 항공우주 등 다양한 분야에서 TiN 필름이 광범위하게 응용되고 있습니다. ALD 공정은 증착 속도가 낮고 장비 비용이 높다는 단점이 있지만, 고품질의 TiN 필름을 제조할 수 있다는 장점은 타의 추종을 불허합니다.
질화 티타늄 필름의 특성
- 높은 경도: TiN 필름의 비커스 경도는 약 1800~2100HV로 내마모성이 뛰어납니다.
- 뛰어난 내마모성: TiN 필름은 마찰이 심하고 마모가 심한 환경에서 기판의 내마모성을 크게 향상시킵니다.
- 높은 내식성: TiN 필름은 특히 산성 및 알칼리성 환경에서 많은 화학 물질에 대한 내성이 우수합니다.
- 낮은 마찰 계수: 마찰 계수는 약 0.4-0.6으로 마모를 줄이고 윤활을 개선하는 데 도움이 됩니다.
- 고온 안정성: TiN 필름은 고온에서 화학적, 물리적 안정성이 우수하며 최대 600-800°C의 온도를 견딜 수 있습니다.
- 전기 전도성: TiN 필름은 약 25~30μΩ-cm의 저항률로 전기 전도성이 우수합니다.
- 뛰어난 생체 적합성: TiN 필름은 무독성이며 생체 적합성이 뛰어나 생체 의료용 코팅에 적합합니다.
- 장식용: TiN 필름은 황금빛 노란색 광택이 나며 변색이 쉽지 않아 장식용 코팅에 주로 사용됩니다.
원자층 증착(ALD) 공정
원자층 증착(ALD)은 전구체 가스의 단계적 도입으로 필름의 두께와 조성을 정밀하게 제어하는 자기 제한 화학 반응에 기반한 박막 증착 기술로, 특히 고품질의 초박막 균일한 TiN 필름을 제조하는 데 적합한 공정입니다.
ALD로 TiN 박막을 제조하는 공정 단계
1. 인쇄물 표면 청결 상태: 인쇄물 표면이 깨끗하고 유기물과 산화물이 없는지 확인합니다.
2. 전구체 도입: 티타늄 전구체와 질소 전구체 가스를 번갈아 도입합니다.
- 일반적으로 사용되는 티타늄 전구체: 사염화티타늄(TiCl₄), 테트라이소프로폭사이드(Ti(OiPr)₄).
- 일반적으로 사용되는 질소 전구체: 암모니아(NH₃), 질소(N₂).
3. 반응 단계:
- 티타늄 전구체 흡착: 티타늄 전구체를 특정 온도에서 반응 챔버에 도입하여 기판 표면에 흡착합니다.
- 퍼징: 불활성 가스(예: 질소)로 퍼징하여 과도한 티타늄 전구체 및 부산물을 제거합니다.
- 질소 전구체 반응: 질소 전구체가 도입되어 기판 표면에 흡착된 티타늄 전구체와 반응하여 질화 티타늄 필름을 형성합니다.
- 재퍼지: 불활성 가스로 퍼지하여 과도한 질소 전구체와 부산물을 제거합니다.
4. 순환 증착: 원하는 필름 두께가 될 때까지 위의 단계를 한 층씩 반복합니다.
vantage
- 정밀한 두께 제어: 반응당 하나의 원자층만 증착되므로 필름 두께를 정밀하게 제어할 수 있습니다.
- 높은 균일성: 필름이 복잡한 모양과 큰 기판 위에 균일하게 분포됩니다.
- 저온 공정: 증착 온도가 낮아 온도에 민감한 기판에 적합합니다.
- 고품질 필름: 고밀도 필름, 고순도, 결함이 거의 없습니다.
단점
- 낮은 증착 속도: 사이클당 하나의 원자층만 증착되며 전체 증착 속도가 느립니다.
- 복잡하고 비용이 많이 드는 장비: 가스 흐름과 온도를 정밀하게 제어해야 하며 장비 비용이 많이 듭니다.
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