Introduktion
1. Kemisk ångavsättningsteknik för metallorganiska föreningar (MOCVD)
MOCVD är en metod för kemisk ångavsättning som använder metallorganiska föreningar som lätt sönderdelas och flyktiga vid låga temperaturer som en materialkälla, huvudsakligen för ångfastillväxt av föreninghalvledare. Jämfört med traditionell CVD har MOCVD en relativt lägre deponeringstemperatur och kan avsätta speciella strukturerade ytor såsom ultratunna skikt eller till och med atomskikt, vilket möjliggör avsättning av olika tunna filmer på olika substratytor. Därför har den ett högt appliceringsvärde för substrat som inte tål konventionella CVD höga temperaturer och som kräver användning av medium till låg temperatur substrat, såsom stål. Dessutom är polykristallin SiO2 odlad med MOCVD-teknik ett bra genomskinligt ledande material, och TiO2-kristallina filmer erhållna av MOCVD har också använts i antireflektionsskikt, vattenfotoelektrolys och fotokatalys avsolceller. Den mest attraktiva nya tillämpningen av MOCVD-teknik är framställningen av nya högtemperatursupraledande oxidkeramiska tunna filmer.
2. Plasma kemisk ångavsättning (PCVD)
Plasmaförstärkt kemisk ångavsättning, även känd som plasmaförstärkt kemisk ångavsättning, är en process som använder lågtemperaturplasma som genereras av gasglödsurladdning för att förbättra reaktanternas kemiska aktivitet, främja kemiska reaktioner mellan gaser och avsätta beläggningar av hög kvalitet vid lägre temperaturer.
För närvarande används PCVD huvudsakligen på substrat som metaller, keramik och glas som skyddsfilmer, förstärkningsfilmer, modifieringsfilmer och funktionella filmer. De viktiga nya framstegen i dess tillämpning är avsättningen av diamantliknande kolfilmer, som vanligtvis framställs genom att kombinera radiofrekvent plasmakolvätegasnedbrytning och jonstråleavsättning. Dessa keramiska filmer har unika tillämpningsmöjligheter inom områdena slitstarka beläggningar för skärverktyg, laserreflektorer,optiska fiberfilmer, etc.
3. Laser Chemical Vapor Deposition (LCVD)
LCVD är en tunnfilmsavsättningsmetod som använder fotonenergin från en laserstråle för att excitera och främja kemiska reaktioner under den kemiska ångavsättningsprocessen. För närvarande används LCVD-teknik flitigt ilaserlitografi, korrigering av storskaliga integrerade kretsmasker, laseravdunstning och metallisering. LCVD-metoden för kiselnitridfilm har nått nivån för industriell tillämpning, med en genomsnittlig hårdhet på upp till 2200HK.
4. Kemisk ångavsättning vid lågt tryck (LPCVD)
Tryckområdet för LPCVD är vanligtvis mellan 1 × 104 och 4 × 104 Pa. På grund av ökningen av den genomsnittliga fria vägen för molekyler under lågt tryck, accelereras massöverföringshastigheten för gasformiga reaktanter och biprodukter, vilket accelererar reaktionen hastigheten för att bilda avsatta tunnfilmsmaterial. Samtidigt kan den ojämna fördelningen av gasmolekyler elimineras på kort tid, vilket möjliggör tillväxt av tunna filmer med enhetlig tjocklek. Dessutom, under transporten av gasmolekyler, absorberar reaktantmolekylerna som deltar i kemiska reaktioner en viss mängd energi vid en viss temperatur, vilket aktiverar dessa molekyler och sätter dem i ett aktiverat tillstånd. Detta gör det lätt för kemiska reaktioner att uppstå mellan reaktantgasmolekylerna som deltar i kemiska reaktioner, vilket gör att avsättningshastigheten för LPCVD är relativt hög. Denna metod kan användas för att avsätta polykristallint kisel, kiselnitrid, kiseldioxid, etc.
5. Ultravakuum kemisk ångdeposition (UHVCVD)
I en annan utvecklingsriktning av CVD - högvakuum, ultrahögvakuum kemisk ångdeposition (UHVCVD) metod har dykt upp. Dess tillväxttemperatur är låg (425-600 grad ), men den kräver en vakuumgrad på mindre än 1,33 × 10-8Pa. Designen och tillverkningen av systemet är enklare än molekylär strålepitaxi (MBE), och dess fördel är förmågan att uppnå multiwafer-tillväxt. Utformningen och tillverkningen av reaktionssystemet är inte heller svårt. Till skillnad från traditionell epitaxi använder denna teknik lågspänning och låg temperaturtillväxt, vilket gör den särskilt lämplig för avsättning av halvledarmaterial som Sn: Si, Sn: Ge, Si: C, Gex: Si1-x, etc.
6. Ultrasonic Chemical Vapor Deposition (UWCVD)
Ultraljuds kemisk ångavsättning uppstod i sökandet efter energikällor med hög energi som initierar CVD i en strålningsform som skiljer sig från elektromagnetiska vågor. Ultraljudsvågor kan förbättra avsättningshastigheten för CVD och bilda jämna och enhetliga deponeringsfilmer som traditionell CVD inte kan uppnå. Enligt relevanta rapporter kan justering av frekvensen och kraften för ultraljud på lämpligt sätt förfina kornstorleken, förbättra styrkan och segheten hos CVD-deponerade filmer, förbättra vidhäftningen mellan deponerade filmer och substrat och få deponerade filmer att ha stark riktning.
På grund av fördelarna med UWCVD som inte kan erhållas med vissa andra CVD-metoder, såsom fin och tät avsatt filmstruktur, stark vidhäftning mellan avsatt film och substrat, och god styrka och seghet hos avsatt film, är det nödvändigt att utforska och studera detta ny process, och det är också möjligt att effektivt tillämpa den på industriell produktion.
Ansökan
1. Skyddsbeläggning
Material som används i många speciella miljöer kräver ofta beläggningsskydd för att ge funktioner som slitstyrka, korrosionsbeständighet, oxidationsbeständighet vid hög temperatur och strålningsbeständighet. TiN, TiC, Ti (C, N) och andra tunna filmer framställda med CVD-metoden har hög hårdhet och slitstyrka. Att endast belägga 1-3 μm TiN-film på verktygets skäryta kan öka dess livslängd med mer än tre gånger. Och andra metalloxider, karbider, nitrider, silicider, fosfider, kubisk bornitrid, diamantliknande kolfilmer, såväl som olika kompositfilmer, uppvisar också utmärkt slitstyrka. Dessutom är korrosionsbeständigheten hos Al2O3, TiN och andra tunna filmer som erhålls genom avsättning mycket god, medan korrosionsbeständigheten hos amorfa filmer som innehåller krom är ännu högre. Kiselbaserade föreningar som SiC, Si3N4, MoSi2, etc. är viktiga oxidationsbeständiga beläggningar med hög temperatur, som genererar täta SiO2-filmer på ytan och kan motstå oxidation vid 1400-1600 grad .
2. Mikroelektronikteknik
I den grundläggande tillverkningsprocessen av halvledarenheter och integrerade kretsar inkluderar kärnstegen epitaxiell tillväxt av halvledarfilmer, bildning av pn-övergångsdiffusionselement, dielektrisk isolering, avsättning av diffusionsmasker och metallfilmer. Kemisk ångavsättning har successivt ersatt gamla processer som högtemperaturoxidation och diffusion av kisel vid framställningen av dessa materialskikt och intar en dominerande ställning inom modern mikroelektronikteknik. Vid tillverkning av ultrastorskaliga integrerade kretsar kan kemisk ångavsättning användas för att avsätta polykristallina kiselfilmer, volframfilmer, aluminiumfilmer, metallsilicider, kiseloxidfilmer och kiselnitridfilmer. Dessa tunnfilmsmaterial kan användas som grindelektroder, mellanskiktsisoleringsfilmer för flerskiktsledningar, metallledningar, resistorer och värmeavledningsmaterial.
3. Supraledande teknik
CVD-beredning av supraledande material uppfanns av Radio Corporation of America (RCA) på 1960-talet. Nb3Sn lågtemperatur supraledande tejp som produceras genom kemisk ångavsättning har en tät beläggning, enkel tjocklekskontroll och goda mekaniska egenskaper. Det är för närvarande det bästa materialet för att avfyra små magneter med hög fältstyrka.
4. Solenergiutnyttjande
Solenergi är en outtömlig energikälla, och att använda den fotoelektriska omvandlingsfunktionen hos oorganiska material för att tillverka solceller är ett viktigt sätt att utnyttja solenergi. För närvarande används CVD-teknik, inklusive LPCVD- och PCVD-processer, vanligtvis för att framställa polykristallina tunnfilmsbatterier av kisel. Den framgångsrika försöksproduktionen av kisel- och galliumarsenid-homojunction-celler, såväl som olika heterojunction-solceller gjorda av II-V- och I-VI-halvledare, såsom SiO2/Si, GaAs/GaAlAs, CdTe/CdS, etc., är nästan alla tillverkade i tunnfilmsform, och ångavsättning är deras huvudsakliga beredningsteknik.
5. Tillverkning av Morrhår
Morrhår är en typ av utvecklande enkristall som spelar en betydande roll inom området kompositmaterial och kan användas för att producera några nya typer av kompositmaterial. Den kemiska ångdepositionsmetoden använder vätereduktionsegenskaperna hos metallhalider vid framställning av kristallwhiskers. Kemisk ångavsättning kan inte bara förbereda olika metallwhiskers, utan också producera sammansatta whiskers som aluminiumoxid, diamant, titankarbidwhiskers och så vidare.
6. Beredning av tunna filmer av ädelmetall
Tunna filmer av ädelmetall har väckt intresse hos forskare på grund av deras utmärkta oxidationsbeständighet, höga ledningsförmåga, starka katalytiska aktivitet och extremt stabilitet. Jämfört med andra metoder för att generera tunna filmer av ädelmetall har kemisk ångavsättning fler tekniska fördelar, så de flesta metoder för att framställa tunna filmer av ädelmetall använder denna metod. De typer av avsättningsmaterial som används för att deponera tunna ädelmetallfilmer är relativt breda, men de flesta av dem är halogenider och organiska föreningar av ädelmetallelement, såsom Cl3Ir, COCl2, platinaklorid, iridiumklorid, DCPD-föreningar, C5H2F6O2 eller C5H5F3O2-föreningar, C15H21IrO6 och C10H14O4Pt, etc.
