PVD vs CVD

Aby omówić różnice między chemicznymi i fizycznymi procesami osadzania par, musimy je opisać.

Odkładanie z fazy gazowej (CVD) - prekursor jest wprowadzany do komory reakcyjnej i jest kontrolowany przez regulatory przepływu o zrównoważonym przepływie i zawory regulacyjne. Cząsteczki prekursorowe przechodzą przez substrat, są wciągane do warstwy granicznej i osadzają się na powierzchni podłoża.

Fizyczne osadzanie z pary (PVD) składa się z różnych metod, takich jak parowanie, rozpylanie i epitaksja wiązki molekularnej (MBE).

Odparowanie: Materiał jest podgrzewany do fazy gazowej, gdzie następnie dyfunduje przez podciśnienie do podłoża.

Rozpylanie: plazmę generuje się najpierw; ta plazma zawiera jony argonu i elektrony. Następnie atomy od celu są wyrzucane po uderzeniu przez jony argonu. Atomy od celu wędrują przez plazmę i tworzą warstwę na podłożu.

Epitaksja wiązki molekularnej: Podłoże jest oczyszczane i ładowane do komory, która jest opróżniana i ogrzewana w celu odprowadzenia zanieczyszczeń powierzchniowych i zszorstkowania powierzchni podłoża. Belki molekularne emitują niewielką ilość materiału źródłowego przez przesłony, które następnie gromadzą się na podłożu.

Zalety i wady  

W zależności od aplikacji istnieją argumenty przemawiające za użyciem dowolnego procesu (PVD lub CVD). Jednym z powodów zastosowania fizycznego procesu osadzania z fazy gazowej (takiego jak napylanie) zamiast chemicznego osadzania z fazy gazowej jest zapotrzebowanie na temperaturę. Procesy CVD działają przy znacznie wyższych temperaturach niż procesy PVD, zwykle w zakresie od 300 ° C do 900 ° C. To ciepło jest dostarczane przez piec, cewkę RF lub laser, ale zawsze ogrzewa podłoże. Podłoża, które nie mogą tolerować tej temperatury, muszą mieć zamiast tego cienkie warstwy osadzone przez fizyczną formę osadzania par. Zaletą temperatury podłoża w niektórych procesach CVD jest mniejsze odkładanie odpadów, szczególnie w reaktorach z zimną ścianą, ponieważ powlekane są tylko ogrzewane powierzchnie. Przy zastosowaniu laserowego systemu podgrzewania proces osadzania z fazy gazowej staje się selektywny w stosunku do ścieżki lasera; jest to wyraźna przewaga nad metodami fizycznego osadzania par, takimi jak rozpylanie. Epitaksja wiązki molekularnej (proces PVD) ma wyraźną przewagę kontroli poziomu atomowego składu chemicznego, grubości filmu i ostrości przejścia. Ten proces jest stosunkowo droższy, ale wart jest dodatkowych kosztów dla aplikacji wymagających wyższej precyzji. Rozpylanie (proces PVD) nie wymaga użycia specjalistycznych materiałów prekursorowych stosowanych w CVD. Rozpylanie ma szerszy zakres materiałów łatwo dostępnych do osadzania. Kolejną zaletą fizycznego osadzania z fazy gazowej nad chemicznym osadzaniem z fazy gazowej jest kwestia bezpieczeństwa materiałów stosowanych do chemicznego osadzania par. Wiadomo, że niektóre prekursory i niektóre produkty uboczne są toksyczne, piroforyczne lub żrące. Może to powodować problemy z obsługą i przechowywaniem materiałów. Istnieją aplikacje, które mogłyby z powodzeniem zastosować metodę depozycji. Jednak doświadczony inżynier może z łatwością zalecić chemiczne lub fizyczne osadzanie z fazy gazowej w miejscu pracy w oparciu o takie kryteria, jak koszt, grubość warstwy, dostępność materiału źródłowego i kontrola składu.