CVD
Wikipedia
CVD (lyhenne sanoista Chemical Vapor Deposition) on eräs kemiallisista kaasufaasipinnoitusmenetelmistä, joita käytetään teollisuudessa. CVD pinnoitusta käytetään erityisen paljon puolijohdeteollisuudessa eri materiaaleista koostuvien ohutkalvorakenteiden kasvattamiseen. Tyypillisessä CVD-prosessissa pinnoitettava kappale, jota sanotaan substraatiksi, altistetaan yhdelle tai useammalle kaasumaiselle lähtöaineelle, jotka reagoivat tai hajoavat subtraatin pinnalla muodostaen halutun kalvon. Prosessissa syntyneet reaktiotuotteet ja kantokaasut huuhdellaan kaasuvirralla pois. Useat kemikaalit ja myös metallit saadaan tyhjiön ja lämmön avulla höyrystymään eli siirtymään kaasufaasiin. Kaasuuntumista voidaan tehostaa eri tekniikoilla, kuten ultraäänellä tai plasmalla, mitä hyödynnetään CVD-tekniikan eri muodoissa.
CVD pinnoitustekniikan käyttö on yleistä puolijohteiden ja monenlaisten instrumenttien valmistuksessa käytettyjen erilaisten kalvojen kasvattamisessa kuten: amorfinen piikalvo, ohutkalvo-optiikka, hiilikuitu, filamentti, TFT-näytöt, hiilinanoputki, piioksidi, pii-germanium doping, volframi, piinitridi, piioksinitridi, titaaninitridi, ja monien high-k dielektristen eristekalvojen kasvatuksessa. CVD menetelmää käytetään myös synteettisten timanttien valmistuksessa ja työstökoneen terien pinnoituksessa.
[muokkaa] CVD pinnoituksen eri muodot
CVD tekniikasta on monia muunnelmia, jotka eroavat toisistaan kemiallisten reaktioiden aktivoinnin ja prosessiolosuhteiden mukaan:
- APCVD (Atmospheric pressure CVD) - CVD ilmanpaineessa tehtävä CVD pinnoitus
- ALD (Atomic Layer Deposition), ALE tai ALCVD (Atomic layer CVD)
- AACVD (Aerosol assisted CVD) - CVD prosessi, jossa lähtöaineet tuodaan substraatin pinnalle aerosolina, minkä muodostamiseen voidaan käyttää ultraääntä. Tätä voidaan käyttää silloin kun lähtöaineita ei saada kaasuuntumaan.
- DLICVD (Direct liquid injection CVD) - CVD prosessi, jossa lähtöaineet ovat nestemäisiä tai liuotettu sopivaan liotinnesteeseen. Nestemäiset liuokset (useimmiten organometalliyhdiste lähtöaine) ruiskutetaan (tyypillisesti autoissa käytetyillä ruiskutuskaasuttimilla) tyhjiökammioon, jossa ne höyrystyvät. Tästä eteenpäin menetelmä muistuttaa tavallista CVD:tä. Tällä menetelmällä saavutetaan suuri kalvonkasvunopeus.
- HWCVD (Hot wire CVD) - Tunnetaan myös katalyytti-CVD:nä (Cat-CVD) tai kuuman filamentin CVD:nä (HFCVD)
- LPCVD (Low-pressure CVD) - CVD prosessi alennetussa paineessa, tyhjiössä. Tyhjiössä saadaan monimoitua epäpuhtauksia ja vähennettyä haitallisia kaasufaasireaktioita sekä parannettua ohutkalvon tasaisuutta pinnoitusalalla. Useimmat nykyiset CVD-menetelmät hyödyntävät alennettua painetta.
- MOCVD (Metal-organic CVD) - CVD prosessi jossa käytetään organometallisia lähtöaineita kuten TantaaliEtoksidi, Ta(OC2H5)5, Ta2O5, TetraDiMetyyliAminoTitaani (TDMAT) titaaninitridi (TiN) kalvon kasvattamiseksi. MOCVD kutsutaan myös MOMBE (Molecular beam epitaxy) kun prosessi tehdään ultra-high tyhjiössä.
- MPCVD (Microwave plasma-assisted CVD)
- PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), plasma-avusteinen CVD - CVD prosessi, jossa hyödynnetään plasmatilaa tehostamaan lähtöaineiden kemiallisia reaktioita. PECVD salli matalampia prosessilämpötiloja, mikä on usein tärkeää puolijohteiden valmistamisessa piikiekoille.
- RTCVD (Rapid thermal CVD] - CVD prosessi, jossa hyödynnetään lämpölamppuja tai jotakin muuta menetelmää substraatin nopeaksi lämmittämiseksi. Pelkän substraatin lämmittäminen vähentää haitallista kalvonkasvua substraatin ympärillä ja prosessiastian seinillä, mikä johtaa partikkelien määrän kasvuun. Partikkelit aiheuttavat kalvoon reikiä, mikä estää puolijohteen toimimisen sillä kohdalla.
- RPECVD (Remote plasma-enhanced CVD) - Kuten PECVD, mutta substraatti ei sijaitse itse plasman muodostumisalueella. Tällä tekniikalla päästää lämpötilassa alas aina huoneenlämpötilassa tapahtuvaan reaktioon.
- UHVCVD (Ultrahigh vacuum CVD) - CVD prosessi hyvin alhaisessa paineessa, tyypillisesti alle 10-6 Pa (~ 10-8 torr).
