giriiş
1. Metal organik bileşik kimyasal buhar biriktirme teknolojisi (MOCVD)
MOCVD, düşük sıcaklıklarda kolayca ayrışan ve uçucu olan metal organik bileşikleri malzeme kaynağı olarak kullanan bir kimyasal buhar biriktirme yöntemidir ve esas olarak bileşiklerin buhar fazında büyümesi için kullanılır.yarı iletkenler. Geleneksel CVD ile karşılaştırıldığında, MOCVD nispeten daha düşük bir biriktirme sıcaklığına sahiptir ve ultra ince katmanlar veya hatta atomik katmanlar gibi özel yapılandırılmış yüzeyler biriktirebilir, bu da farklı alt tabaka yüzeylerinde farklı ince filmlerin biriktirilmesine olanak tanır. Bu nedenle, geleneksel CVD yüksek sıcaklıklarına dayanamayan ve çelik gibi orta ila düşük sıcaklık alt tabakalarının kullanımını gerektiren alt tabakalar için yüksek uygulama değerine sahiptir. Ek olarak, MOCVD teknolojisi ile yetiştirilen polikristalin SiO2 iyi bir şeffaf iletken malzemedir ve MOCVD ile elde edilen TiO2 kristalin filmler ayrıca yansıma önleyici katmanlarda, su fotoelektrolizinde ve fotokatalizinde kullanılmıştır.güneş hücreleriMOCVD teknolojisinin en ilgi çekici yeni uygulaması, yeni yüksek sıcaklık süperiletken oksit seramik ince filmlerin hazırlanmasıdır.
2. Plazma Kimyasal Buhar Biriktirme (PCVD (PCVD))
Plazma destekli kimyasal buhar biriktirme, plazma destekli kimyasal buhar biriktirme olarak da bilinir, gaz kızdırma deşarjı ile üretilen düşük sıcaklıktaki plazmayı kullanarak tepkime maddelerinin kimyasal aktivitesini artıran, gazlar arasındaki kimyasal reaksiyonları destekleyen ve daha düşük sıcaklıklarda yüksek kaliteli kaplamalar biriktiren bir işlemdir.
Şu anda PCVD, koruyucu filmler, takviye filmleri, modifikasyon filmleri ve işlevsel filmler olarak metaller, seramikler ve cam gibi alt tabakalarda ağırlıklı olarak kullanılmaktadır. Uygulamasındaki önemli yeni ilerleme, genellikle radyo frekanslı plazma hidrokarbon gazı ayrıştırma ve iyon demeti biriktirme birleştirilerek hazırlanan elmas benzeri karbon filmlerin biriktirilmesidir. Bu seramik filmler, kesme takımları, lazer reflektörleri için aşınmaya dayanıklı kaplamalar alanlarında benzersiz uygulama beklentilerine sahiptir.optik fiber filmler, vesaire.
3. Lazer Kimyasal Buhar Biriktirme (LCVD)
LCVD, kimyasal buhar biriktirme işlemi sırasında kimyasal reaksiyonları uyarmak ve desteklemek için bir lazer ışınının foton enerjisini kullanan ince bir film biriktirme yöntemidir. Şu anda, LCVD teknolojisi yaygın olarak kullanılmaktadırlazer litografi, büyük ölçekli entegre devre maskelerinin düzeltilmesi, lazer buharlaştırma birikimi ve metalizasyon. Silisyum nitrür film için LCVD yöntemi, 2200HK'ye kadar ortalama sertlikle endüstriyel uygulama seviyesine ulaşmıştır.
4. Düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirme (LPCVD)
LPCVD'nin basınç aralığı genellikle 1 × 104 ile 4 × 104 Pa arasındadır. Düşük basınç altında moleküllerin ortalama serbest yolundaki artış nedeniyle, gaz halindeki reaktanların ve yan ürünlerin kütle transfer hızı hızlanır ve böylece biriktirilen ince film malzemelerinin oluşma reaksiyon hızı hızlanır. Bu arada, gaz moleküllerinin eşit olmayan dağılımı kısa sürede ortadan kaldırılabilir ve düzgün kalınlıkta ince filmlerin büyümesine izin verilir. Ayrıca, gaz moleküllerinin taşınması sırasında, kimyasal reaksiyonlara katılan reaktan moleküller belirli bir sıcaklıkta belirli miktarda enerji emer, bu da bu molekülleri aktive eder ve onları aktif bir duruma getirir. Bu, kimyasal reaksiyonlara katılan reaktan gaz molekülleri arasında kimyasal reaksiyonların meydana gelmesini kolaylaştırır, bu da LPCVD'nin biriktirme hızının nispeten yüksek olduğu anlamına gelir. Bu yöntem, polikristalin silisyum, silisyum nitrür, silisyum dioksit vb. biriktirmek için kullanılabilir.
5. Ultra vakum kimyasal buhar biriktirme (UHVCVD)
CVD'nin bir başka geliştirme yönünde yüksek vakumlu, ultra yüksek vakumlu kimyasal buhar biriktirme (UHVCVD) yöntemi ortaya çıkmıştır. Büyüme sıcaklığı düşüktür (425-600 derece), ancak 1,33 × 10-8Pa'dan daha düşük bir vakum derecesi gerektirir. Sistemin tasarımı ve üretimi moleküler ışın epitaksi (MBE) yönteminden daha kolaydır ve avantajı çoklu gofret büyümesi elde etme yeteneğidir. Reaksiyon sisteminin tasarımı ve üretimi de zor değildir. Geleneksel epitaksi'den farklı olarak, bu teknik düşük voltaj ve düşük sıcaklıkta büyüme kullanır ve bu da onu Sn: Si, Sn: Ge, Si: C, Gex: Si1-x, vb. gibi yarı iletken malzemelerin biriktirilmesi için özellikle uygun hale getirir.
6. Ultrasonik Kimyasal Buhar Biriktirme (UWCVD)
Ultrasonik kimyasal buhar biriktirme, elektromanyetik dalgalardan farklı bir radyasyon formunda CVD'yi başlatan yüksek enerjili enerji kaynakları arayışında ortaya çıkmıştır. Ultrasonik dalgalar CVD biriktirme oranını iyileştirebilir ve geleneksel CVD'nin elde edemediği pürüzsüz ve düzgün biriktirme filmleri oluşturabilir. İlgili raporlara göre, ultrasonun frekansının ve gücünün uygun şekilde ayarlanması tane boyutunu iyileştirebilir, CVD biriktirilen filmlerin mukavemetini ve tokluğunu iyileştirebilir, biriktirilen filmler ve alt tabakalar arasındaki yapışmayı artırabilir ve biriktirilen filmlerin güçlü bir yönlülüğe sahip olmasını sağlayabilir.
UWCVD'nin, ince ve yoğun biriktirilmiş film yapısı, biriktirilen film ile altlık arasında güçlü yapışma ve biriktirilen filmin iyi mukavemeti ve tokluğu gibi diğer bazı CVD yöntemleriyle elde edilemeyen avantajları nedeniyle, bu yeni prosesin araştırılması ve incelenmesi gerekli olup, aynı zamanda endüstriyel üretime etkili bir şekilde uygulanması da mümkündür.
Başvuru
1. Koruyucu kaplama
Birçok özel ortamda kullanılan malzemeler, aşınma direnci, korozyon direnci, yüksek sıcaklık oksidasyon direnci ve radyasyon direnci gibi işlevler sağlamak için genellikle kaplama koruması gerektirir. CVD yöntemi ile hazırlanan TiN, TiC, Ti (C, N) ve diğer ince filmler yüksek sertliğe ve aşınma direncine sahiptir. Sadece aletin kesme yüzeyine 1-3 μ m TiN filmi kaplamak, kullanım ömrünü üç kattan fazla artırabilir. Diğer metal oksitler, karbürler, nitrürler, silisitler, fosfitler, kübik bor nitrür, elmas benzeri karbon filmler ve çeşitli kompozit filmler de mükemmel aşınma direnci gösterir. Ayrıca, biriktirme yoluyla elde edilen Al2O3, TiN ve diğer ince filmlerin korozyon direnci çok iyiyken, krom içeren amorf filmlerin korozyon direnci daha da yüksektir. SiC, Si3N4, MoSi2 vb. gibi silikon esaslı bileşikler, yüzeyde yoğun SiO2 filmleri oluşturan ve 1400-1600 derecede oksidasyona dayanabilen önemli yüksek sıcaklık oksidasyon dirençli kaplamalardır.
2. Mikroelektronik teknolojisi
Yarı iletken aygıtlar ve entegre devrelerin temel üretim sürecinde, çekirdek adımlar yarı iletken filmlerin epitaksiyel büyümesi, pn bağlantı difüzyon elemanlarının oluşumu, dielektrik izolasyon, difüzyon maskelerinin ve metal filmlerin biriktirilmesini içerir. Kimyasal buhar biriktirme, bu malzeme katmanlarının hazırlanmasında yüksek sıcaklıkta oksidasyon ve silikon difüzyonu gibi eski süreçlerin yerini yavaş yavaş almıştır ve modern mikroelektronik teknolojisinde baskın bir konuma sahiptir. Ultra büyük ölçekli entegre devrelerin üretiminde, kimyasal buhar biriktirme, polikristalin silikon filmler, tungsten filmler, alüminyum filmler, metal silisitler, silikon oksit filmler ve silikon nitrür filmler biriktirmek için kullanılabilir. Bu ince film malzemeleri, kapı elektrotları, çok katmanlı kablolama için katmanlar arası yalıtım filmleri, metal kablolama, dirençler ve ısı dağıtma malzemeleri olarak kullanılabilir.
3. Süperiletken teknolojisi
Süperiletken malzemelerin CVD hazırlanması, 1960'larda Radio Corporation of America (RCA) tarafından icat edildi. Kimyasal buhar biriktirme ile üretilen Nb3Sn düşük sıcaklık süperiletken bant, yoğun bir kaplamaya, kolay kalınlık kontrolüne ve iyi mekanik özelliklere sahiptir. Şu anda yüksek alan gücüne sahip küçük mıknatısları ateşlemek için en iyi malzemedir.
4. Güneş enerjisinin kullanımı
Güneş enerjisi tükenmez bir enerji kaynağıdır ve inorganik malzemelerin fotoelektrik dönüşüm fonksiyonunu kullanarak güneş hücreleri yapmak güneş enerjisini kullanmanın önemli bir yoludur. Şu anda, LPCVD ve PCVD prosesleri de dahil olmak üzere CVD teknolojisi, polikristalin silikon ince film pilleri hazırlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Silikon ve galyum arsenit homojunksiyon hücrelerinin yanı sıra SiO2/Si, GaAs/GaAlAs, CdTe/CdS vb. gibi II-V ve I-VI yarı iletkenlerinden yapılmış çeşitli heterojunksiyon güneş hücrelerinin başarılı deneme üretimi neredeyse tamamı ince film formunda yapılır ve buhar biriktirme, bunların ana hazırlama teknolojisidir.
5. Bıyık Üretimi
Bıyıklar, kompozit malzemeler alanında önemli bir rol oynayan ve bazı yeni kompozit malzeme türleri üretmek için kullanılabilen bir tür gelişen tek kristaldir. Kimyasal buhar biriktirme yöntemi, kristal bıyıkların üretiminde metal halojenürlerin hidrojen indirgeme özelliklerini kullanır. Kimyasal buhar biriktirme yalnızca çeşitli metal bıyıkları hazırlamakla kalmaz, aynı zamanda alümina, elmas, titanyum karbür bıyıkları vb. gibi bileşik bıyıklar da üretebilir.
6. Değerli Metal İnce Filmlerinin Hazırlanması
Değerli metal ince filmleri, mükemmel oksidasyon direnci, yüksek iletkenlik, güçlü katalitik aktivite ve son derece kararlılıklarından dolayı araştırmacıların ilgisini çekmiştir. Değerli metal ince filmleri üretmenin diğer yöntemleriyle karşılaştırıldığında, kimyasal buhar biriktirme daha fazla teknik avantaja sahiptir, bu nedenle değerli metal ince filmleri hazırlamanın çoğu yöntemi bu yöntemi kullanır. Değerli metal ince filmleri biriktirmek için kullanılan biriktirme malzemelerinin türleri nispeten geniştir, ancak bunların çoğu halojenürler ve Cl3Ir, COCl2, platin klorür, iridyum klorür, DCPD bileşikleri, C5H2F6O2 veya C5H5F3O2 bileşikleri, C15H21IrO6 ve C10H14O4Pt vb. gibi değerli metal elementlerinin organik bileşikleridir.
