Die Dünnschichtanalyse ist ein Verfahren zur Untersuchung von Halbleiterschichten, das am häufigsten bei der Herstellung von Mikroprozessoren und Solarenergieanwendungen verwendet wird, um sicherzustellen, dass das Material den Betriebsspezifikationen entspricht. Dies geschieht normalerweise durch verschiedene Formen der Mikroskopie, wie Röntgenbeugung, Rasterelektronenmikroskopie und mehr während des Herstellungsprozesses. Es ist wichtig, dass Dünnfilme den anspruchsvollen optischen, elektrischen und Abscheidungsstandards für die darauf basierenden Komponenten entsprechen, oder winzige Fehler können dazu führen, dass die gesamte Schaltung, die sie unterstützen, ausfällt.
Da der Herstellungsprozess eines endgültigen dünnschichtbasierten Produkts viele Schritte umfassen kann, kann die Analyse des Produkts auch viele Schritte umfassen. Auf der anfänglichen Substratebene der Produktion beinhaltet die Dünnschichtanalyse eine materialwissenschaftliche Betrachtung der Eigenschaften der Schicht, einschließlich ihrer Leitfähigkeit, kristallinen Struktur, chemischen Zusammensetzung und Grenzflächen für elektrische Komponenten wie Transistoren. Bei dieser Dünnschichtanalyse werden verschiedene Formen der Elektronenspektroskopie verwendet, darunter Rutherford-Rückstreuspektroskopie (RBS) zur Bestimmung der Elementzusammensetzung, Auger-Elektronenspektroskopie (AES) zur Analyse von Oberflächenmerkmalen und mehr.
Dünnfilme, die in speziellen Anwendungen wie Flüssigkristallanzeigen, Solarzellen und Batterien eingesetzt werden, beinhalten jeweils eine eigene Reihe von Dünnfilmanalyseschritten. Auch die Dünnschichttechnologie beginnt sich vom Basismaterial Silizium zu entfernen. Flexible Dünnschicht-Photovoltaik (PV) auf Basis von Polyvinyl-Kunststoff-Compounds für Solaranwendungen erfordert auch eine Solar-PV-Analyse, und die Dünnschicht-Analyse dieser Materialien erfordert andere Verfahren als die auf Silizium.
Im Gegensatz zu Halbleiterfolien, die für Mikroprozessoren verwendet werden, unterliegen Solarfolien während des Gebrauchs häufig Umweltveränderungen, die erfordern, dass sie bei Temperaturen und anderen Extremen haltbarer und langlebiger sind. So kann beispielsweise die Dünnschichtanalyse von Materialien für Solardächer von vielen wissenschaftlichen Disziplinen geprüft werden, von Materialwissenschaften bis hin zu angewandter Physik, Chemie und Maschinenbau, bevor das Produkt verkaufsfertig ist.
Die Nanotechnologie wird sowohl bei der Dünnschichtanalyse als auch bei den Herstellungsprozessen weiterhin eine Schlüsselrolle bei der Qualitätskontrolle von Dünnschichten spielen. Dazu gehört die Notwendigkeit, Dünnschichtanalysen in einer Reinraumlaborumgebung ohne Sonnenlicht und die meisten Staub- und Schwebeteilchen durchzuführen, die die Oberfläche einer Dünnschicht irreversibel beschädigen können. Die Maskierungs-, Ätz- und Abscheidungsausrüstung, die in erster Linie zur Herstellung des Dünnfilms verwendet wurde, kann auch verwendet werden, um Testfälle durchzuführen und die Qualität des Endprodukts zu analysieren, um sicherzustellen, dass der Prozess richtig kalibriert ist, um funktionale Endprodukte herzustellen.