Русская Википедия:Химическое осаждение из газовой фазы

Плазма ускоряет рост углеродных нанотрубок в лабораторной установке PECVD (Plasma Enhanced CVD).

Хими́ческое осажде́ние из га́зовой фа́зы (ХОГФ) (химическое парофазное осаждение, Шаблон:Lang-en) — процесс, используемый для получения высокочистых твёрдых материалов. Процесс часто используется в индустрии полупроводников для создания тонких плёнок. Как правило, при процессе CVD подложка помещается в пары одного или нескольких веществ, которые, вступая во взаимные реакции и/или разлагаясь, формируют на поверхности подложки слой необходимого вещества. Побочно часто образуется также газообразные продукты реакции, выносимые из камеры осаждения потоком газа-носителя.

С помощью CVD-процесса производят материалы различных структур: монокристаллы, поликристаллы, аморфные тела и эпитаксиальные. Примеры материалов: кремний, углеродное волокно, углеродное нановолокно, углеродные нанотрубки, графен, SiO₂, вольфрам, карбид кремния, нитрид кремния, нитрид титана, различные диэлектрики, а также синтетические алмазы.

Виды CVD

Файл:ThermalCVD-en.svg

Схема термического химического осаждения из газовой фазы в камере с горячими стенками

Файл:PlasmaCVD-ru.svg

Плазменно-химическое осаждение из газовой фазы

Различные виды CVD широко используются и часто упоминаются в литературеШаблон:Какой. Процессы различаются по видам химических реакций и по условиям протекания процесса.

Классификация по давлению

CVD при атмосферном давлении (Шаблон:Lang-en) — CVD-процесс проходит при атмосферном давлении.
CVD при пониженном давлении (Шаблон:Lang-en) — CVD-процесс при давлении ниже атмосферного. Пониженное давление снижает вероятность нежелательных побочных реакций в газовой фазе и ведёт к более равномерному осаждению плёнки на подложку. Большинство современных CVD-установок — либо LPCVD, либо UHVCVD.
Вакуумный CVD (Шаблон:Lang-en) — CVD-процесс проходит при очень низком давлении, обычно ниже 10⁻⁶ Па (~10⁻⁸ мм рт. ст.).

Классификация по физическим характеристикам пара

CVD с участием аэрозоля (Шаблон:Lang-en) — CVD-процесс в котором прекурсоры транспортируются к подложке в виде аэрозоля, который может создаваться различными способами, например, ультразвуком.
CVD с прямой инжекцией жидкости (Шаблон:Lang-en) — CVD-процесс, при котором исходное вещество подаётся в жидкой фазе (в чистом виде либо растворённым в растворителе). Жидкость впрыскивается в камеру через инжектор (часто используются автомобильные инжекторы). Эта технология позволяет достигать высокой скорости формирования плёнки.

Плазменные методы

Шаблон:Main

Усиленный плазмой CVD (Шаблон:Lang-en) — CVD-процесс, который использует плазму для разложения исходных веществ, активации поверхности подложки и ионного травления. За счёт более высокой эффективной температуры поверхности подложки, данный метод применим при более низких температурах и позволяет получать покрытия, равновесные условия синтеза которых недостижимы иными методами из-за недопустимости перегрева подложек или иных причин. В частности, этим методом успешно получают алмазные плёнки и даже относительно толстые изделия, такие как окна для оптических систем^[1].
CVD активированный СВЧ плазмой (Шаблон:Lang-en).
Усиленный непрямой плазмой CVD (Шаблон:Lang-en) — в отличие от PECVD, в плазме газового разряда происходит только разложение исходных веществ, в то время как сама подложка не подвергается её действию. Это позволяет исключить радиационные повреждения подложки и снизить тепловое воздействие на неё. Такой режим обеспечивается за счёт пространственного разделения областей разложения и осаждения и может дополняться различными методами локализации плазмы (например, при помощи магнитного поля или повышения давления газа).

Иные методы

Атомно-слоевое осаждение (Шаблон:Lang-en) — формирует последовательные слои различных материалов для создания многоуровневой кристаллической плёнки.
Пламенное разложение (Шаблон:Lang-en) — процесс сгорания в открытой атмосфере.
CVD с горячей нитью (Шаблон:Lang-en) — также известен как каталитический CVD (Шаблон:Lang-en). Использует горячий носитель для ускорения реакции газов.
Металлорганический CVD (Шаблон:Lang-en) — CVD-процесс, использующий металлоорганические исходные вещества.
Гибридное физико-химическое парофазное осаждение (Шаблон:Lang-en) — процесс, использующий и химическую декомпозицию прекурсора, и испарение твёрдого материала.
Быстродействующее термическое химическое парофазное осаждение (Шаблон:Lang-en) — CVD-процесс, использующий лампы накаливания или другие методы быстрого нагрева подложки. Нагрев подложки без разогрева газа позволяет сократить нежелательные реакции в газовой фазе.
Парофазная эпитаксия (Шаблон:Lang-en).

Материалы для микроэлектроники

Метод химического осаждения из газовой фазы позволяет получать конформные покрытия высокой сплошности, и поэтому широко используется в микроэлектронном производстве для получения диэлектрических и проводящих слоёв.

Поликристаллический кремний

Поликристаллический кремний получают из силанов реакцией разложения:

<chem>SiH4 -> Si + 2 H2</chem>.

Реакция обычно проводится в LPCVD системах, либо с подачей чистого силана, или смеси силана и 70—80 % азота. При температуре от 600 °С и 650 °С и при давление от 25 до 150 Па скорость осаждения от 10 до 20 нм в минуту. Альтернатива — использование смеси силана с водородом, что снижает скорость роста даже при повышении температуры до 850 °С или 1050 °С.

Диоксид кремния

Диоксид кремния (часто называемый просто «оксидом» в индустрии полупроводников) может наноситься несколькими различными процессами. Используются реакции окисления силана кислородом:

взаимодействием дихлорсилана с закисью азота:

разложением тетраэтоксисилана:

<chem>Si(OC2H5)4 -> SiO2</chem> + побочные продукты.

Нитрид кремния

Нитрид кремния часто используют как изолятор и диффузионный барьер при производстве интегральных микросхем. Используют реакцию взаимодействия силана с аммиаком:

<chem>3 SiCl2H2 + 4 NH3 -> Si3N4 + 6 HCl + 6 H2</chem>.

Следующие две реакции используют в плазменных процессах для отложения <chem>SiNH:</chem>

<chem>SiH4 + NH3 -> SiNH + 3 H2</chem>.

Металлы

Шаблон:Main ХОГФ широко используют для нанесения молибдена, тантала, титана, никеля и вольфрама. При осаждении на кремний эти металлы могут формировать силициды с полезными свойствами. Mo, Ta и Ti осаждают в процессе LPCVD из их пентахлоридов. Ni, Mo, W могут при низких температурах осаждаться из карбонилов. Для пятивалентного металла M реакция восстановления из пентахлорида:

<chem>2 MCl5 + 5 H2 -> 2 M + 10 HCl</chem>.

Обычно используемое соединение вольфрама — гексафторид вольфрама, который осаждают двумя способами:

<chem>WF6 + 3 H2 -> W + 6 HF</chem>.

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Hugh O. Pierson. Handbook of Chemical Vapor Deposition, 1999. ISBN 978-0-8155-1432-9.
Шаблон:Книга
Шаблон:Книга

Шаблон:Книга

Ссылки

Chemical Vapour Deposition (CVD) — An Introduction Шаблон:Ref-en

Шаблон:Rq

↑ Шаблон:Книга

[1] Шаблон:Книга

[1]

Партнерские ресурсы
Криптовалюты	Обмен криптовалют - www.bestchange.ru Криптовалютная биржа CoinEx Криптовалютная биржа Binance HIVE OS - операционная система для майнинга e4pool - Мультивалютный пул для майнинга.
Магазины	AliExpress — глобальная виртуальная (в Интернете) торговая площадка, предоставляющая возможность покупать товары производителей из КНР; computeruniverse.net - Интернет-магазин компьютеров(Промо код 5 Евро на первую покупку:FWWC3ZKQ);
Хостинг	DigitalOcean - американский провайдер облачных инфраструктур, с главным офисом в Нью-Йорке и с центрами обработки данных по всему миру;
Разное	Викиум - Онлайн-тренажер для мозга Like Центр - Центр поддержки и развития предпринимательства. Gamersbay - лучший магазин по бустингу для World of Warcraft. Ноотропы OmniMind N°1 - Усиливает мозговую активность. Повышает мотивацию. Улучшает память. Санкт-Петербургская школа телевидения - это федеральная сеть образовательных центров, которая имеет филиалы в 37 городах России. Lingualeo.com — интерактивный онлайн-сервис для изучения и практики английского языка в увлекательной игровой форме. Junyschool (Джунискул) – международная школа программирования и дизайна для детей и подростков от 5 до 17 лет, где ученики осваивают компьютерную грамотность, развивают алгоритмическое и креативное мышление, изучают основы программирования и компьютерной графики, создают собственные проекты: игры, сайты, программы, приложения, анимации, 3D-модели, монтируют видео. Умназия - Интерактивные онлайн-курсы и тренажеры для развития мышления детей 6-13 лет SkillBox - это один из лидеров российского рынка онлайн-образования. Среди партнеров Skillbox ведущий разработчик сервисного дизайна AIC, медиа-компания Yoola, первое и самое крупное русскоязычное аналитическое агентство Tagline, онлайн-школа дизайна и иллюстрации Bang! Bang! Education, оператор PR-рынка PACO, студия рисования Draw&Go, агентство performance-маркетинга Ingate, scrum-студия Sibirix, имидж-лаборатория Персона. «Нетология» — это университет по подготовке и дополнительному обучению специалистов в области интернет-маркетинга, управления проектами и продуктами, дизайна, Data Science и разработки. В рамках Нетологии студенты получают ценные теоретические знания от лучших экспертов Рунета, выполняют практические задания на отработку полученных навыков, общаются с экспертами и единомышленниками. Познакомиться со всеми продуктами подробнее можно на сайте https://netology.ru, линейка курсов и профессий постоянно обновляется. StudyBay Brazil – это онлайн биржа для португалоговорящих студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт. Автор24 — самая большая в России площадка по написанию учебных работ: контрольные и курсовые работы, дипломы, рефераты, решение задач, отчеты по практике, а так же любой другой вид работы. Сервис сотрудничает с более 70 000 авторов. Более 1 000 000 работ уже выполнено. StudyBay – это онлайн биржа для англоязычных студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт.