Kemisk dampaflejring

Den kemisk dampaflejring (eller CVD for engelsk kemisk dampaflejring ) er en metode til vakuumafsætning af tynde film , fra precursor gas .

Princip

CVD er en proces, der bruges til at producere faste materialer med høj ydeevne og høj renhed. Denne proces bruges ofte i halvlederindustrien til at producere tynde film. I en typisk CVD-proces udsættes substratet for en eller flere gasfase-forløbere, som reagerer og / eller nedbrydes på overfladen af ​​substratet for at generere den ønskede aflejring. Ofte produceres reaktionsbiprodukter, selv i gasfasen, og udledes af gasstrømmen, som kontinuerligt passerer gennem reaktionskammeret.

Mikrofabrikationsprocesser bruger i vid udstrækning CVD til at deponere materialer i forskellige former: monokrystallinsk, polykrystallinsk, amorf, epitaksial. Disse materialer inkluderer silicium, siliciumdioxid, siliciumgermanium, siliciumcarbider, carbondiamant, fibre, nanofibre, filamenter, carbon-nanorør, wolfram, materialer med høj elektrisk permittivitet osv.

Varianter af kemisk dampaflejring

Der er flere former for CVD. Disse processer adskiller sig fra hinanden afhængigt af, hvordan de kemiske reaktioner initieres, og procesbetingelserne.

• Klassificering efter total tryk
  • Atmosfærisk tryk CVD (APCVD) - CVD udført ved atmosfærisk tryk.
  • Lavtryks-CVD (LPCVD) - CVD udført ved subatmosfærisk tryk. Det reducerede tryk har tendens til at reducere uønskede gasfasereaktioner og øge filmens ensartethed langs substraterne. De fleste aktuelle CVD-metoder er enten LPCVD eller UHVCVD.
  • Ultrahøjt vakuum CVD (UHVCVD) - CVD udføres ved meget lavt tryk, typisk under 10-6 Pa (~ 10-8 torr ). NB: i andre felter er en underinddeling mellem "højt" og " ultrahøjt vakuum " almindelig, ofte ved 10 −7 Pa.

• Klassificering i henhold til reagensens fysiske egenskaber
  • Aerosolassisteret CVD (AACVD) - hvor forløberen transporteres til substratet ved hjælp af en flydende aerosol: gas, der kan genereres ved ultralyd. denne teknik er egnet i tilfælde af anvendelse af ikke-flygtige forløbere.
  • Direkte væskeinjektion CVD (DLICVD) - hvor forløberne er i flydende tilstand (flydende eller fast opløst i et passende opløsningsmiddel). Flydende opløsninger injiceres i et fordampningskammer ved hjælp af injektorer. Derefter transporteres forstadierne til substratet som ved en konventionel CVD-proces. Denne teknik er velegnet til anvendelse af flydende eller faste forløbere. Høj vækstrater kan opnås ved denne teknik.
• Plasmaassisterede processer
  • Mikrobølge-plasma-assisteret CVD (MPCVD)
  • Plasma-Enhanced CVD (PECVD) - hvor et plasma bruges til at øge hastigheden af ​​forløberreaktioner. Denne variant tillader aflejring ved lavere temperaturer (temperaturen er ofte et blokeringspunkt).
  • Fjernplasma-forbedret CVD (RPECVD) - Svarende til PECVD, bortset fra at substratet ikke er direkte i området med plasmafladning. Dette muliggør behandling ved stuetemperatur.
• Atomlag CVD (ALCVD) - Deponering af successive lag af forskellige stoffer (se epitaxy )
• Hot wire CVD (HWCVD) - Også kendt som katalytisk CVD (Cat-CVD) eller varmfilamentaktiveret CVD (HFCVD). Bruger et varmt glødetråd til kemisk nedbrydning af kildegasserne.
• Metalorganisk kemisk dampaflejring (MOCVD) - CVD-processer ved hjælp af metalorganiske forløbere.
• Hybrid fysisk-kemisk dampdeponering (HPCVD) - en dampaflejringsproces, der involverer både den kemiske nedbrydning af en gasformig forløber og fordampningen af ​​et fast stof.
• Hurtig termisk CVD (RTCVD) - CVD bruger varmelamper eller andre metoder til hurtig opvarmning af underlaget. Ved kun at opvarme substratet i stedet for gassen eller kammervæggene hjælper det med at reducere uønskede reaktioner, som kan føre til uventet dannelse af partikler.
• Vapor Phase Epitaxy (VPE) - Epitaxy damp.

Arkiveringsproblemer

I nogle tilfælde, de høje deposition temperaturer dannes betydelige resterende spændinger under afkølingsfasen. Disse spændinger afhænger stærkt af de mekaniske egenskaber ved substratet og af det lag, der skal afsættes, og kan have en indvirkning på filmens kvalitet og dens ydeevne under drift.

Noter og referencer

1. "  Kemisk dampaflejring ved subatmosfærisk tryk  "
2. "  PECVD  "
3. REI Schropp , B. Stannowski, AM Brockhoff, PATT van Veenendaal og JK Rath. “  Hot wire CVD af heterogene og polykrystallinske silicium halvledende tynde film til anvendelse i tynde filmtransistorer og solceller  ” (PDF) Materialer Fysik og mekanik : 73–82 s ..