Įvadas
1. Metalo organinių junginių cheminio nusodinimo garais technologija (MOCVD)
MOCVD yra cheminio nusodinimo garais metodas, kurio metu naudojami metalų organiniai junginiai, kurie žemoje temperatūroje lengvai suyra ir lakūs, kaip medžiagos šaltinis, daugiausia naudojami junginio garų fazės augimui.puslaidininkiai. Palyginti su tradiciniu CVD, MOCVD turi santykinai žemesnę nusodinimo temperatūrą ir gali nusodinti specialius struktūrinius paviršius, tokius kaip itin ploni sluoksniai ar net atominiai sluoksniai, todėl ant skirtingų pagrindo paviršių galima nusodinti skirtingas plonas plėveles. Todėl jis turi didelę taikymo vertę substratams, kurie negali atlaikyti įprastų CVD aukštų temperatūrų ir reikalauja naudoti vidutinės ir žemos temperatūros substratus, tokius kaip plienas. Be to, polikristalinis SiO2, išaugintas MOCVD technologija, yra gera skaidri laidži medžiaga, o TiO2 kristalinės plėvelės, gautos naudojant MOCVD, taip pat buvo naudojamos antirefleksiniuose sluoksniuose, vandens fotoelektrolize ir fotokatalizėje.saulės elementų. Patraukliausias naujas MOCVD technologijos pritaikymas yra naujų aukštos temperatūros superlaidžių oksido keraminių plonų plėvelių paruošimas.
2. Plazmos cheminis nusodinimas garais (PCVD)
Plazmos sustiprintas cheminis nusodinimas garais, taip pat žinomas kaip plazmos sustiprintas cheminis nusodinimas garais, yra procesas, kurio metu naudojama žemos temperatūros plazma, susidaranti dėl dujų švytėjimo išlydžio, siekiant sustiprinti reagentų cheminį aktyvumą, skatinti chemines reakcijas tarp dujų ir nusodinti aukštos kokybės dangas žemesnė temperatūra.
Šiuo metu PCVD daugiausia naudojamas ant tokių pagrindų kaip metalai, keramika ir stiklas kaip apsauginės plėvelės, armavimo plėvelės, modifikacinės plėvelės ir funkcinės plėvelės. Svarbi nauja jo taikymo pažanga yra į deimantą panašių anglies plėvelių nusodinimas, kurios paprastai paruošiamos derinant radijo dažnio plazmos angliavandenilių dujų skaidymą ir nusodinimą jonų pluoštu. Šios keraminės plėvelės turi unikalių pritaikymo perspektyvų pjovimo įrankių dilimui atsparių dangų, lazerinių reflektorių,optinio pluošto plėvelėsir kt.
3. Lazerinis cheminis nusodinimas iš garų (LCVD)
LCVD yra plonasluoksnis nusodinimo metodas, kuris naudoja lazerio spindulio fotonų energiją, kad sužadintų ir skatintų chemines reakcijas cheminio garų nusodinimo proceso metu. Šiuo metu LCVD technologija plačiai naudojamalazerinė litografija, didelio masto integrinių grandynų kaukių korekcija, lazerinis garinimas nusodinimas ir metalizavimas. Silicio nitrido plėvelės LCVD metodas pasiekė pramoninio pritaikymo lygį, kurio vidutinis kietumas yra iki 2200 HK.
4. Žemo slėgio cheminis nusodinimas garais (LPCVD)
LPCVD slėgio diapazonas paprastai yra nuo 1 × 104 iki 4 × 104 Pa. Padidėjus vidutiniam laisvajam molekulių keliui esant žemam slėgiui, paspartėja dujinių reagentų ir šalutinių produktų masės perdavimo greitis, todėl greitėja reakcija. nusodintų plonasluoksnių medžiagų susidarymo greitis. Tuo tarpu netolygus dujų molekulių pasiskirstymas gali būti pašalintas per trumpą laiką, todėl gali susidaryti plonos vienodo storio plėvelės. Be to, dujų molekulių transportavimo metu cheminėse reakcijose dalyvaujančios reaguojančios molekulės tam tikroje temperatūroje sugeria tam tikrą energijos kiekį, kuris aktyvuoja šias molekules ir perkelia jas į aktyvuotą būseną. Tai leidžia lengvai įvykti cheminėms reakcijoms tarp reaguojančių dujų molekulių, dalyvaujančių cheminėse reakcijose, o tai reiškia, kad LPCVD nusėdimo greitis yra gana didelis. Šiuo metodu galima nusodinti polikristalinį silicį, silicio nitridą, silicio dioksidą ir kt.
5. Ultravakuuminis cheminis nusodinimas garais (UHVCVD)
Dar viena CVD plėtros kryptis – atsirado didelio vakuumo, itin aukšto vakuuminio cheminio nusodinimo garais (UHVCVD) metodas. Jo augimo temperatūra yra žema (425-600 laipsnis), bet jai reikalingas mažesnis nei 1,33 × 10-8Pa vakuuminis laipsnis. Sistemos projektavimas ir gamyba yra lengvesni nei molekulinio pluošto epitaksija (MBE), o jos pranašumas yra galimybė pasiekti kelių plokštelių augimą. Reakcijos sistemos projektavimas ir gamyba taip pat nėra sudėtinga. Skirtingai nuo tradicinės epitaksijos, šis metodas naudoja žemos įtampos ir žemos temperatūros augimą, todėl jis ypač tinka puslaidininkinėms medžiagoms, tokioms kaip Sn: Si, Sn: Ge, Si: C, Gex: Si1-x ir kt., nusodinti.
6. Ultragarsinis cheminis nusodinimas iš garų (UWCVD)
Ultragarsinis cheminis garų nusodinimas atsirado ieškant didelės energijos energijos šaltinių, kurie inicijuoja CVD spinduliuotės forma, kuri skiriasi nuo elektromagnetinių bangų. Ultragarso bangos gali pagerinti CVD nusėdimo greitį ir sudaryti lygias ir vienodas nusodinimo plėveles, kurių tradicinis CVD negali gauti. Remiantis atitinkamomis ataskaitomis, tinkamai sureguliavus ultragarso dažnį ir galią, galima patobulinti grūdelių dydį, pagerinti CVD nusodintų plėvelių stiprumą ir kietumą, pagerinti sukibimą tarp nusodintų plėvelių ir substratų, o nusodintos plėvelės turi stiprią kryptį.
Dėl UWCVD pranašumų, kurių negalima gauti naudojant kai kuriuos kitus CVD metodus, pvz., smulkios ir tankios nusodintos plėvelės struktūros, stipraus sukibimo tarp nusodintos plėvelės ir pagrindo bei gero nusodintos plėvelės stiprumo ir kietumo, būtina ištirti ir ištirti tai. naujas procesas, be to, jį galima efektyviai pritaikyti pramoninėje gamyboje.
Taikymas
1. Apsauginė danga
Medžiagoms, naudojamoms daugelyje specialių aplinkų, dažnai reikalinga dangos apsauga, kad būtų užtikrintos tokios funkcijos kaip atsparumas dilimui, atsparumas korozijai, atsparumas oksidacijai aukštoje temperatūroje ir atsparumas spinduliuotei. TiN, TiC, Ti (C, N) ir kitos plonos plėvelės, paruoštos CVD metodu, pasižymi dideliu kietumu ir atsparumu dilimui. Padengus tik 1-3 μm TiN plėvelę ant įrankio pjovimo paviršiaus, jo tarnavimo laikas gali pailgėti daugiau nei tris kartus. Kiti metalų oksidai, karbidai, nitridai, silicidai, fosfidai, kubinis boro nitridas, į deimantą panašios anglies plėvelės, taip pat įvairios kompozicinės plėvelės taip pat pasižymi puikiu atsparumu dilimui. Be to, Al2O3, TiN ir kitų nusodinimo būdu gautų plonų plėvelių atsparumas korozijai yra labai geras, o chromo turinčių amorfinių plėvelių atsparumas korozijai yra dar didesnis. Silicio junginiai, tokie kaip SiC, Si3N4, MoSi2 ir kt., yra svarbios aukštos temperatūros oksidacijai atsparios dangos, kurios sukuria tankias SiO2 plėveles ant paviršiaus ir gali atlaikyti oksidaciją esant 1400-1600 laipsniui .
2. Mikroelektronikos technologija
Pagrindiniame puslaidininkinių įtaisų ir integrinių grandynų gamybos procese pagrindiniai etapai apima puslaidininkinių plėvelių epitaksinį augimą, pn sandūros difuzijos elementų formavimą, dielektrinę izoliaciją, difuzinių kaukių ir metalinių plėvelių nusodinimą. Cheminis nusodinimas garais pamažu pakeitė senus procesus, tokius kaip aukštos temperatūros oksidacija ir silicio difuzija ruošiant šiuos medžiagos sluoksnius, ir užima dominuojančią vietą šiuolaikinėje mikroelektronikos technologijoje. Gaminant itin didelio masto integrinius grandynus, cheminis nusodinimas garais gali būti naudojamas polikristalinėms silicio plėvelėms, volframo plėvelėms, aliuminio plėvelėms, metalų silicidams, silicio oksido plėvelėms ir silicio nitrido plėvelėms nusodinti. Šios plonos plėvelės medžiagos gali būti naudojamos kaip vartų elektrodai, tarpsluoksnės izoliacinės plėvelės daugiasluoksniams laidams, metaliniams laidams, rezistoriams ir šilumos išsklaidymo medžiagoms.
3. Superlaidumo technologija
Superlaidžių medžiagų CVD paruošimą septintajame dešimtmetyje išrado Amerikos radijo korporacija (RCA). Nb3Sn žemos temperatūros superlaidžioji juosta, pagaminta cheminiu garų nusodinimu, turi tankią dangą, lengvą storio valdymą ir geras mechanines savybes. Šiuo metu tai geriausia medžiaga didelio lauko stiprumo mažiems magnetams šaudyti.
4. Saulės energijos panaudojimas
Saulės energija yra neišsenkantis energijos šaltinis, o neorganinių medžiagų fotoelektrinės konversijos funkcijos panaudojimas saulės elementams gaminti yra svarbus saulės energijos panaudojimo būdas. Šiuo metu CVD technologija, įskaitant LPCVD ir PCVD procesus, dažniausiai naudojama polikristalinio silicio plonos plėvelės baterijoms ruošti. Sėkmingas bandomasis silicio ir galio arsenido homojungimo elementų, taip pat įvairių heterojunginių saulės elementų, pagamintų iš II-V ir I-VI puslaidininkių, tokių kaip SiO2/Si, GaAs/GaAlAs, CdTe/CdS ir kt., gamyba yra beveik visi. pagaminti plonos plėvelės pavidalu, o nusodinimas garais yra pagrindinė jų paruošimo technologija.
5. Ūsų gamyba
Ūsai yra besivystančių monokristalų tipas, kuris vaidina svarbų vaidmenį kompozitinių medžiagų srityje ir gali būti naudojamas kai kurių naujų tipų kompozitinėms medžiagoms gaminti. Cheminio nusodinimo iš garų metodu kristalinių ūsų gamyboje naudojamos metalų halogenidų vandenilio redukcijos savybės. Cheminiu garų nusodinimu galima ne tik paruošti įvairius metalinius ūsus, bet ir pagaminti sudėtinius ūsus, tokius kaip aliuminio oksido, deimantų, titano karbido ūsai ir pan.
6. Tauriųjų metalų plonųjų plėvelių paruošimas
Tauriųjų metalų plonosios plėvelės sulaukė mokslininkų susidomėjimo dėl savo puikaus atsparumo oksidacijai, didelio laidumo, stipraus katalizinio aktyvumo ir itin stabilumo. Lyginant su kitais brangiųjų metalų plonų plėvelių susidarymo būdais, cheminis nusodinimas garais turi daugiau techninių pranašumų, todėl dauguma tauriųjų metalų plonų plėvelių paruošimo metodų naudoja šį metodą. Brangiųjų metalų plonoms plėvelėms nusodinti naudojamų nusodinimo medžiagų rūšys yra gana plačios, tačiau dauguma jų yra brangiųjų metalų elementų halogenidai ir organiniai junginiai, tokie kaip Cl3Ir, COCl2, platinos chloridas, iridžio chloridas, DCPD junginiai, C5H2F6O2 arba C5H5F3O2 junginiai, C15H21IrO6 ir C10H14O4Pt ir kt.
