L’analisi del film sottile è un processo di esame dei film di semiconduttori, più spesso utilizzati nella produzione di microprocessori e applicazioni di energia solare, per garantire che il materiale soddisfi le specifiche operative. Questo di solito viene fatto attraverso varie forme di microscopia, come la diffrazione dei raggi X, l’analisi al microscopio elettronico a scansione e altro durante il processo di produzione. È importante che i film sottili soddisfino rigorosi standard ottici, elettrici e di deposizione per i componenti basati su di essi, altrimenti piccoli difetti possono causare il guasto dell’intero circuito che devono supportare.
Poiché ci possono essere molti passaggi nel processo di creazione di un prodotto finale a base di film sottile, l’analisi del prodotto lungo il percorso può comportare anche molti passaggi. Al livello iniziale del substrato di produzione, l’analisi del film sottile implica l’osservazione dal punto di vista della scienza del materiale delle proprietà del film, compresa la sua conduttività, struttura cristallina, composizione chimica e punti di interfaccia per componenti elettrici come i transistor. Varie forme di spettroscopia elettronica vengono utilizzate in questa analisi del film sottile, inclusa la spettroscopia a retrodiffusione di Rutherford (RBS) per determinare la composizione elementare, la spettroscopia elettronica Auger (AES) per analizzare le caratteristiche della superficie e altro ancora.
I film sottili che vengono impiegati in applicazioni specializzate, come display a cristalli liquidi, celle solari e batterie, coinvolgeranno ciascuno la propria serie unica di passaggi di analisi del film sottile. Anche la tecnologia a film sottile sta iniziando ad allontanarsi dal materiale di base del silicio. Il fotovoltaico a film sottile flessibile (PV) basato su composti di plastica polivinilica per applicazioni solari, richiede anche l’analisi del fotovoltaico solare e l’analisi del film sottile di questi materiali comporta un insieme diverso di processi rispetto a quelli utilizzati sul silicio.
Il film solare, a differenza del film semiconduttore utilizzato per i microprocessori, spesso subisce cambiamenti ambientali durante l’uso che richiedono che sia più resistente e duraturo a temperature e altri estremi. Di conseguenza, l’analisi del film sottile dei materiali destinati ai tetti solari, ad esempio, può essere esaminata da molte discipline scientifiche, dalla scienza dei materiali alla fisica applicata, alla chimica e all’ingegneria meccanica prima che il prodotto sia pronto per la vendita.
La nanotecnologia, sia in termini di apparecchiature per l’analisi dei film sottili che di processi di produzione, continuerà a svolgere un ruolo chiave nel controllo di qualità per i film sottili. Ciò include la necessità di eseguire analisi di film sottili in un ambiente di laboratorio in camera bianca privo di luce solare e la maggior parte della polvere e delle particelle sospese, ognuna delle quali può danneggiare irreversibilmente la superficie di una pellicola sottile. Le apparecchiature di mascheratura, incisione e deposizione utilizzate per creare il film sottile in primo luogo possono essere utilizzate anche per eseguire casi di test e analizzare la qualità del prodotto finito, nonché per garantire che il processo sia adeguatamente calibrato per produrre prodotti finali funzionali.