PVD против CVD

Чтобы обсудить различия между химическими и физическими процессами осаждения из паровой фазы, нам необходимо их описать.

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) . Прекурсор вводится в реакционную камеру и контролируется сбалансированными регуляторами расхода и регулирующими клапанами. Прекурсорные молекулы проходят через подложку, втягиваются в пограничный слой и осаждаются на поверхности подложки.

Физическое осаждение пара (PVD) состоит из различных методов, таких как испарение, распыление и молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE).

Испарение: материал нагревается до газовой фазы, где он затем диффундирует через вакуум на подложку.

Распыление: сначала формируется плазму; эта плазма содержит ионы аргона и электроны. Затем атомы из мишени выталкиваются после удара ионами аргона. Затем атомы от мишени перемещаются через плазму и образуют слой на подложке.

Молекулярно-лучевая эпитаксия: подложку очищают и загружают в камеру, которая вакуумируется и нагревается для удаления загрязнений поверхности и для шероховатости поверхности подложки. Молекулярные пучки излучают небольшое количество исходного материала через затвор, который затем собирает на подложке.

Преимущества и недостатки  

В зависимости от приложения есть обоснованные аргументы в пользу использования любого процесса (PVD или CVD). Одной из причин использования физического осаждения из паровой фазы (например, распыления) вместо химического осаждения из паровой фазы является требование температуры. Процессы CVD протекают при гораздо более высоких температурах, чем процессы PVD, обычно от 300 до 900 ° C. Это тепло подается от печи, радиочастотной катушки или лазера, но всегда нагревает подложку. Субстраты, которые не переносят эту температуру, должны иметь тонкие пленки, осажденные в результате физической формы осаждения из паровой фазы. Преимущество температуры подложки в некоторых процессах CVD заключается в том, что меньше осаждения отходов, особенно в реакторах с холодной стенкой, поскольку покрыты только нагретые поверхности. При использовании системы лазерного нагрева процесс химического осаждения из паровой фазы становится избирательным по отношению к пути лазера; это явное преимущество перед физическими методами осаждения из паровой фазы, такими как распыление. Молекулярно-лучевая эпитаксия (процесс PVD) имеет явное преимущество управления атомным уровнем химического состава, толщины пленки и резкости перехода. Этот процесс является относительно более дорогостоящим, но он стоит дополнительных затрат для приложений, требующих более высокой точности. Распыление (процесс PVD) не требует использования специализированных материалов-предшественников, используемых в ССЗ. Напыление имеет более широкий диапазон материалов, легко доступных для осаждения. Другим преимуществом физического осаждения из паровой фазы над химическим осаждением из паровой фазы является проблема безопасности материалов, которые используются для химического осаждения из паровой фазы. Известно, что некоторые предшественники и некоторые побочные продукты являются токсичными, пирофорными или коррозионными. Это может вызвать проблемы с обработкой и хранением материалов. Существуют приложения, которые могут успешно использовать метод осаждения. Однако опытный инженер может легко рекомендовать химическое или физическое осаждение из паровой фазы для работы на основе таких критериев, как стоимость, толщина пленки, доступность исходного материала и композиционный контроль.