Uvod
1. Tehnologija hemijskog taloženja metalnih organskih jedinjenja (MOCVD)
MOCVD je metoda hemijskog taloženja pare koja koristi metalna organska jedinjenja koja se lako razlažu i isparavaju na niskim temperaturama kao izvor materijala, uglavnom se koristi za rast jedinjenja u parnoj fazi.poluprovodnici. U poređenju sa tradicionalnim CVD, MOCVD ima relativno nižu temperaturu taloženja i može deponovati posebne strukturirane površine kao što su ultratanki slojevi ili čak atomski slojevi, omogućavajući taloženje različitih tankih filmova na različitim površinama supstrata. Stoga ima visoku vrijednost primjene za podloge koje ne mogu izdržati konvencionalne CVD visoke temperature i zahtijevaju upotrebu podloga srednje do niske temperature, kao što je čelik. Osim toga, polikristalni SiO2 uzgojen MOCVD tehnologijom je dobar prozirni provodljivi materijal, a TiO2 kristalni filmovi dobiveni MOCVD također su korišteni u antirefleksnim slojevima, fotoelektrolizi vode i fotokatalizisolarne ćelije. Najatraktivnija nova primjena MOCVD tehnologije je priprema novih visokotemperaturnih supravodljivih oksidnih keramičkih tankih filmova.
2. Plazma hemijsko taloženje pare (PCVD)
Plazmom poboljšano hemijsko taloženje pare, također poznato kao plazma poboljšano hemijsko taloženje pare, je proces koji koristi plazmu niske temperature generisanu gasnim užarenim pražnjenjem za poboljšanje hemijske aktivnosti reaktanata, promicanje hemijskih reakcija između gasova i taloženje visokokvalitetnih premaza na niže temperature.
Trenutno se PCVD uglavnom koristi na podlogama kao što su metali, keramika i staklo kao zaštitne folije, folije za pojačanje, modifikacione folije i funkcionalne folije. Važan novi napredak u njegovoj primjeni je taloženje ugljičnih filmova nalik dijamantu, koji se općenito pripremaju kombinacijom radiofrekventne plazme razgradnje ugljikovodičnih plinova i taloženja ionskim snopom. Ovi keramički filmovi imaju jedinstvene izglede za primjenu u oblastima premaza otpornih na habanje za rezne alate, laserske reflektore,folije od optičkih vlakana, itd.
3. Lasersko hemijsko taloženje pare (LCVD)
LCVD je metoda taloženja tankog filma koja koristi energiju fotona laserskog snopa za pobuđivanje i promociju hemijskih reakcija tokom procesa hemijskog taloženja iz pare. Trenutno se LCVD tehnologija široko koristilaserska litografija, korekcija velikih maski integriranih kola, lasersko taloženje isparavanjem i metalizacija. LCVD metoda za film silicijum nitrida dostigla je nivo industrijske primene, sa prosečnom tvrdoćom do 2200HK.
4. Hemijsko taloženje pare niskog pritiska (LPCVD)
Raspon tlaka LPCVD je općenito između 1 × 104 i 4 × 104 Pa. Zbog povećanja prosječnog slobodnog puta molekula pod niskim pritiskom, brzina prijenosa mase plinovitih reaktanata i nusproizvoda se ubrzava, čime se ubrzava reakcija brzina formiranja nanesenih tankoslojnih materijala. U međuvremenu, neravnomjerna raspodjela molekula plina može se eliminisati u kratkom vremenskom periodu, omogućavajući rast tankih filmova ujednačene debljine. Osim toga, tokom transporta molekula plina, molekuli reaktanta koji sudjeluju u kemijskim reakcijama apsorbiraju određenu količinu energije na određenoj temperaturi, što aktivira te molekule i dovodi ih u aktivirano stanje. Ovo olakšava odvijanje hemijskih reakcija između molekula reaktantnog gasa koji učestvuju u hemijskim reakcijama, što znači da je stopa taloženja LPCVD-a relativno visoka. Ova metoda se može koristiti za taloženje polikristalnog silicija, silicijum nitrida, silicijum dioksida itd.
5. Ultra vakuumsko hemijsko taloženje pare (UHVCVD)
U drugom pravcu razvoja CVD-a - pojavila se metoda visokog vakuuma, ultra-visokog vakuuma hemijskog taloženja parom (UHVCVD). Temperatura njegovog rasta je niska (425-600 stepen), ali je potreban stepen vakuuma manji od 1,33 × 10-8Pa. Dizajn i proizvodnja sistema je lakša od epitaksije molekularnim snopom (MBE), a njegova prednost je mogućnost da se postigne rast više pločica. Dizajn i proizvodnja reakcionog sistema takođe nije težak. Za razliku od tradicionalne epitaksije, ova tehnika koristi nizak napon i niske temperature, što je čini posebno pogodnom za nanošenje poluvodičkih materijala kao što su Sn: Si, Sn: Ge, Si: C, Gex: Si1-x, itd.
6. Ultrazvučno hemijsko taloženje pare (UWCVD)
Ultrazvučno hemijsko taloženje pare pojavilo se u potrazi za visokoenergetskim izvorima energije koji iniciraju CVD u obliku zračenja različitom od elektromagnetnih talasa. Ultrazvučni talasi mogu poboljšati stopu taloženja CVD-a i formirati glatke i ujednačene filmove taloženja koje tradicionalni CVD ne mogu dobiti. Prema relevantnim izvještajima, odgovarajućim podešavanjem frekvencije i snage ultrazvuka može se poboljšati veličina zrna, poboljšati čvrstoća i žilavost CVD deponiranih filmova, poboljšati prianjanje između nanesenih filmova i supstrata i učiniti da naneseni filmovi imaju jaku usmjerenost.
Zbog prednosti UWCVD koje se ne mogu dobiti nekim drugim CVD metodama, kao što su fina i gusta nanesena struktura filma, jaka adhezija između nanesenog filma i podloge, te dobra čvrstoća i žilavost nanesenog filma, potrebno je ovo istražiti i proučiti. novi proces, a moguće ga je i efikasno primijeniti u industrijskoj proizvodnji.
Aplikacija
1. Zaštitni premaz
Materijali koji se koriste u mnogim posebnim okruženjima često zahtijevaju zaštitu premaza kako bi osigurali funkcije kao što su otpornost na habanje, otpornost na koroziju, otpornost na oksidaciju pri visokim temperaturama i otpornost na zračenje. TiN, TiC, Ti (C, N) i drugi tanki filmovi pripremljeni CVD metodom imaju visoku tvrdoću i otpornost na habanje. Premazivanje samo 1-3 μm TiN filma na reznoj površini alata može produžiti njegov vijek trajanja za više od tri puta. I drugi metalni oksidi, karbidi, nitridi, silicidi, fosfidi, kubni bor nitrid, ugljični filmovi nalik dijamantu, kao i razni kompozitni filmovi, također pokazuju odličnu otpornost na habanje. Osim toga, otpornost na koroziju Al2O3, TiN i drugih tankih filmova dobivenih taloženjem je vrlo dobra, dok je otpornost na koroziju amorfnih filmova koji sadrže krom još veća. Jedinjenja na bazi silicijuma kao što su SiC, Si3N4, MoSi2, itd. su važni premazi otporni na visoke temperature na oksidaciju, koji stvaraju guste SiO2 filmove na površini i mogu izdržati oksidaciju na 1400-1600 stepenu.
2. Tehnologija mikroelektronike
U osnovnom procesu proizvodnje poluvodičkih uređaja i integriranih kola, osnovni koraci uključuju epitaksijalni rast poluvodičkih filmova, formiranje difuzijskih elemenata pn spoja, dielektričnu izolaciju, nanošenje difuzijskih maski i metalnih filmova. Hemijsko taloženje pare postupno je zamijenilo stare procese kao što su visokotemperaturna oksidacija i difuzija silicija u pripremi ovih slojeva materijala i zauzima dominantno mjesto u modernoj mikroelektronskoj tehnologiji. U proizvodnji ultra velikih integrisanih kola, hemijsko taloženje parom može se koristiti za taloženje polikristalnih silicijumskih filmova, volframovih filmova, aluminijumskih filmova, metalnih silicida, silicijum oksidnih filmova i filmova silicijum nitrida. Ovi tankoslojni materijali mogu se koristiti kao gejt elektrode, međuslojne izolacijske folije za višeslojno ožičenje, metalne žice, otpornici i materijali za rasipanje topline.
3. Superprovodna tehnologija
CVD pripremu supravodljivih materijala izumila je Radio Corporation of America (RCA) 1960-ih. Nb3Sn niskotemperaturna supravodljiva traka proizvedena hemijskim taloženjem pare ima gust premaz, laku kontrolu debljine i dobra mehanička svojstva. Trenutno je najbolji materijal za ispaljivanje malih magneta velike jačine polja.
4. Korištenje solarne energije
Sunčeva energija je neiscrpan izvor energije, a korištenje funkcije fotoelektrične konverzije neorganskih materijala za izradu solarnih ćelija važan je način za iskorištavanje sunčeve energije. Trenutno se CVD tehnologija, uključujući LPCVD i PCVD procese, obično koristi za pripremu baterija od polikristalnog silicijuma tankog filma. Uspješna probna proizvodnja homojunkcionih ćelija silicija i galij-arsenida, kao i raznih heterospojnih solarnih ćelija napravljenih od II-V i I-VI poluvodiča, kao što su SiO2/Si, GaAs/GaAlAs, CdTe/CdS, itd. izrađene u obliku tankog filma, a taloženje parom je njihova glavna tehnologija pripreme.
5. Proizvodnja brkova
Brkovi su vrsta monokristala u razvoju koji igra značajnu ulogu u oblasti kompozitnih materijala i može se koristiti za proizvodnju nekih novih vrsta kompozitnih materijala. Metoda hemijskog taloženja parom koristi svojstva redukcije vodonika metalnih halogenida u proizvodnji kristalnih brkova. Hemijsko taloženje pare ne samo da može pripremiti različite metalne brkove, već i proizvesti složene brkove kao što su brkovi od glinice, dijamanata, titanijum karbida i tako dalje.
6. Priprema tankih filmova plemenitih metala
Tanki filmovi od plemenitih metala privukli su interesovanje istraživača zbog svoje odlične otpornosti na oksidaciju, visoke provodljivosti, jake katalitičke aktivnosti i izuzetno stabilnosti. U poređenju sa drugim metodama stvaranja tankih filmova od plemenitih metala, hemijsko taloženje parom ima više tehničkih prednosti, tako da većina metoda pripreme tankih filmova od plemenitih metala koristi ovu metodu. Tipovi materijala za taloženje koji se koriste za nanošenje tankih filmova od plemenitih metala su relativno široki, ali većina njih su halogenidi i organska jedinjenja elemenata plemenitih metala, kao što su Cl3Ir, COCl2, platina hlorid, iridijum hlorid, DCPD jedinjenja, jedinjenja C5H2F6O2 ili C5H5F3O2, C15H21IrO6 i C10H14O4Pt, itd.
