ترسيب كيميائي للبخار
الترسيب الكيميائي للبخار (Chemical vapor deposition) هي عملية كيميائية تستخدم لإنتاج مواد صلبة عالية الأداء وعالية النقاوة. وغالباً ماقد يكون لهذه العملية تطبيقات في مجال أشباه الموصلات ولإنتاج الطبقات الرقيقة ولتحضير الأنابيب النانوية الكربونية.
تجري في عملية الترسيب الكيميائي للبخار تعريض الرقاقة (الركازة) إلى مركب أوعدة مركبات طليعية precursor متطايرة والتي تتفاعل و/أوتتفكك على سطح الركازة لتعطي المادة المرغوبة. يصاحب العملية نشوء منتجات ثانوية، والتي تزال من حجرة التفاعل بواسطة تدفق تيار غازي.
يعتمد مبدأ الترسيب الكيميائي للبخار على تشكل طبقة صلبة من الطور الغازي نتيجة تفاعل كيميائي على سطح الركازة الساخن . من الشروط الواجب توافرها حتى تكون المواد المكونة للطبقة لمراد وضعها ذات تطايرية عالية.
أنواع الترسيب الكيميائي للبخار
تختلف أنواع الترسيب الكيميائي للبخار عن بعضها في كيفية تحريض (حث) التفاعل الكيميائي على الحدوث وفي شروط العملية.
- مصنفة حسب الضغط المطبق
- ترسيب كيميائي للبخار عند الضغط الجوي.
- ترسيب كيميائي للبخار عند ضغوط منخفضة . مما يقلل من التفاعلات الجانبية الغازية غير المرغوبة، ويحسن من انتظام توزيع الطبقة على الرقاقة.
- ترسيب كيميائي للبخار عند ضغوط فائقة الانخفاض (UHVCVD) والتي تطبق عند ضغوط أقل من 10−6پاسكال.
- مصنفة حسب الخصائص الفيزيائية المميزة للبخار:
- ترسيب كيميائي للبخار مدعم بالرذاذ: حيث تنقل الطلائع إلى الركازة بواسطة رذاذ (سائل/غاز)، والذي يمكن توليده بالأمواج فوق الصوتية. هذه التقنية ملائمة للطلائع غير المتطايرة.
- ترسيب كيميائي للبخار بالحقن المباشر للسائل: حيث تكون الطلائع في حالة سائلة أوبحالة منحلة (على شكل محلول إذا كانت صلبة) وتحقن إلى حجرة التبخير، بعد ذلك تنقل أبخرة الطلائع إلى الرطكازة كما في حالة الترسيب الكيميائي للبخار التقليدية.
- طرق البلازما
- ترسيب كيميائي للبخار مدعم ببلازما الأمواج الصغرية (أمواج الميكرويف)
- ترسيب كيميائي للبخار مدعم بالبلازما: والتي تستعمل البلازما لتحسين معدل سرعة التفاعل الكيميائي للطلائع. . تمكن هذه الكريقة من إجراء العملية عند درجات حرارة منخفضة نسبياً. والذيقد يكون أمراً بالغ الأهمية في صناعة أشباه الموصلات.
- ترسيب كيميائي للبخار مدعم بالبلازما البعيدة: تختلف هذه الطريقة عن سابقتها حتى الركازة لا تكون في منطقة تفريغ شحنة البلازما، مما يمكن من العمل عند درجات حرارة تصل إلى درجة حرارة الغرفة.
- طرق أخرى
- ترسيب كيميائي للبخار بالاشتعال
- تنضيد الطبقة الذرية
- ترسيب كيميائي-فيزيائي مهجن للبخار
المواد التي يشيع ترسيها للدوائر المدمجة
پوليسيليكون
يترسب السيليكون متعدد البلورات من سيلان (SiH4)، باستخدام التفاعل التالي:
- SiH4 → Si + 2 H2
ثاني أكسيد السيليكون
Silicon dioxide (usually called simply "oxide" in the semiconductor industry) may be deposited by several different processes. Common source gases include سيلان وأكسجين, dichlorosilane (SiCl2H2) and أكسيد النيتروز (N2O), or tetraethylorthosilicate (TEOS; Si(OC2H5)4). The reactions are as follows[]:
- SiH4 + O2 → SiO2 + 2 H2
- SiCl2H2 + 2 N2O → SiO2 + 2 N2 + 2 HCl
- Si(OC2H5)4 → SiO2 + byproducts
- 4 PH3 +خمسة O2 → 2 P2O5 +ستة H2
نيتريد السيليكون
كثيراً ما يُستخدم نيتريد السيليكون كعازل وحاجب كيميائي في تصنيع الدارات المتكاملة. يرسّب التفاعلان التاليان النيتريد من الطور الغازي:
- 3 SiH4 + أربعة NH3 → Si3N4 + 12 H2
- 3 SiCl2H2 + أربعة NH3 → Si3N4 +ستة HCl +ستة H2
وهناك تفاعلان آخران قد يُستخدما في البلازما لترسيب SiNH:
- 2 SiH4 + N2 → 2 SiNH + ثلاثة H2
- SiH4 + NH3 → SiNH + ثلاثة H2
These films have much less tensile stress, but worse electrical properties (resistivity 106 to 1015 Ω·cm, and dielectric strength 1 toخمسة MV/cm).
الفلزات
Some metals (وبالذات الألومنيوم والنحاس) are seldom or never deposited by CVD.
- 2 MCl5 +خمسة H2 → 2 M +عشرة HCl
The usual source for tungsten is سادس فلوريد التنگستن, which may be deposited in two ways:
- WF6 → W + ثلاثة F2
- WF6 + ثلاثة H2 → W +ستة HF
انظر أيضاً
- ترسيب طبقة ذرية Atomic layer deposition، a more precise and conformal coating technology
- ميتالورجيا الكربونيل Carbonyl metallurgy
- Electrostatic spray assisted vapor deposition
- Ion plating, a process that may use chemical vapor precursors
- Bubbler cylinder
المراجع
- ويكيبيديا
- ^ {{{author , Low Pressure Chemical Vapor Deposition - Technology and Equipment, [[{{{publisher ]], [[{{{date ]].
- ^ {{{author , Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition - Technology and Equipment, [[{{{publisher ]], [[{{{date ]].
- ^ S.M. Sze (2008). Semiconductor devices: physics and technology. Wiley-India. p. 384. ISBN .
وصلات خارجية
- Fundamentals of Chemical Vapor Deposition, by TimeDomain CVD, Inc.
- Traditional Coating Technologies
