CVD, молекулярное наслаивание
Летучие компоненты формируют на поверхности подложки твердую пленку путем химической реакции
CVD процесс Ga(Me) 3 +AsH 3 = GaAs+CH 4
TiCl 4 +CH 4 =TiC+4HCl
Пиролиз Окисление Восстановление Аммонолиз Диспропорционирование Синтез SiH 4 =Si+2 H 2 650 0 C Ni(CO) 4 =Ni+4 CO 180 0 C SiH 4 + O 2 =SiO 2 +2 H 2 O 450 0 C 2PH 3 + 4O 2 =P 2 O 5 +3H 2 O 450 0 C SiCl 4 + 2H 2 =Si+4 HCl 1200 0 C WF 6 + 3H 2 =W+6 HF 300 0 C 3SiH 4 + 4NH 3 =Si 3 N 4 + 12H 2 2GeI 2 =Ge+GeI 4 (С H 3 ) 3 Ga+AsH 3 =GaAs+3CH 4 (С H 3 ) 2 Cd+H 2 Se=CdSe+2CH 4
APCVD LPCVD UHVCVD Влияние давления Уменьшает количество побочных реакций в газовой фазе. Улучшает качество пленки
Атом передает кинетическую энергию подложке Силы адгезии удерживают атомы на подложке Природа подложки влияет на поверхностную диффузию Подложка влияет на кристаллографическую ориентацию кристаллов пленки Влияние подложки
TiCl 4 +CH 4 =TiC+4HCl Получение плазмы Диссоциация вещества в плазме Транспортная реакция Адсорбция Усиленный плазмой CVD (PECVD)
Метод молекулярного наслаивания (ALCVD) Необратимая хемосорбция Необратимая реакция Ti (Me 2 N) 4 +NH 3 TiN + C Н 4 TiCl 4 +NH 3 TiN + HCl
≡ SiOH + TiCl 4 → ≡SiOTiCl 3 + HCl↑ ≡SiOTiCl 3 + 3H 2 O → ≡ SiOTi (OH) 3 + 3HCl↑ ≡ SiOTi (OH) 3 + 3TiCl 4 → SiOTi (OTiCl 3 ) 3 + 3HCl↑
Прекурсоры Летучесть Термостойкость Необратимая хемосорбция на подложке
С адсорбата: С активных центров Стерическими ограничениями Влияние строения молекулы 0,02-0,2 нм/цикл
Влияние температуры
Преимущества ALCVD Покрытия от 2 до 20 нм. За один цикл, от 0,02 до 0,2 нм. От 50 до 200 циклов наслаивания. Покрытие одинаковой толщины на изделиях сложной формы.
Аппаратура ALCVD
Молекулярное наслаивание стимулированное плазмой Si* + SiH 2 Cl 2 → Si-SiCl 2 * + H 2 SiCl 2 * + 2H → Si* + 2HCl Si, Ge, Ta, Al 2 O 3, TiN, TaN Преимущество: низкая t Недостаток: худшее качество покрытия T дес (Н 2 )= (535 о С ) T дес ( HCl )= (5 7 5 о С ) T дес ( SiCl 2 )= ( 725 о С ) T = (550-610 о С ) 1,6 Å за цикл
Ионное наслаивание в растворах Влияет : ζ-потенциал pH раствора μ раствора CdSO 4 → Cd 2 + + SO 4 2- Cd 2 + + H 2 O ↔ CdOH + + H + Na 2 S → 2Na + + S 2- S 2- + H 2 O ↔ HS - + OH - Реакци на поверхности: I. Cd 2 + + HS - ads → CdS +H + CdOH + + HS - ads → CdS +H 2 O Промывка: Cd 2 + ads + H 2 O → CdOH + ads +H + II. CdOH + ads + HS - = CdS + H2O Получают : соли, серебро 1. Адсорбция [Ag(NH 3 ) 2 ]NO 3 2. Восстановление 2Ag + + 2H 2 O 2 → 2Ag + 2H 2 O + O 2 Мягкие условия, простое оборудование, любая форма подложек
Нанесение полимерных полиэлектролитов Poly + ads+ Poly _ → Poly + Poly – ads Poly _ ads+ Poly + → Poly _ Poly + ads Poly _ Poly + ads +Na + +Cl _ → Poly _ Na + Poly + ads С l _
Реакторы Вертикальный реактор Горизонтальный реактор Плазменный реактор для PECVD
CVD реактор
Преимущества СVD Простое оборудование Высокая скорость процесса Легко регулировать состав Легкость легирования Можно осаждать многокомпонентные смеси Легко получить пленки тугоплавких металлов Слои с высоким качеством структуры Можно наносить пленки на объекты сложной формы Можно проводить предварительное травление на том же оборудовании
Недостатки СVD Сложность процессов Высокая токсичность, взрывоопасность, коррозионная активность газов Ограниченность выбора материалов подложки, вследствии возможных реакций подложки с реакционными газами Трудность контроля получения однородной пленки Отсутствие возможности маскирования подложки
