CVD - технології ВТНП - Фізико-технологічні основи одержання надпровідних плівок для надпровідних ІС

Хімічне осадження з газової фази є методом осадження металів і/або сполук, що містять метал, на поверхні або в об'ємі з метою одержання функціональних покриттів, плівок або порошків. Спочатку хімічне осадження з газової фази використовувалося для одержання покриттів із тугоплавких металів, шляхом розкладання йодидів, гідридів, силанів, карбонилів. Це і визначило "класичну" схему методу CVD, що у різноманітних варіантах його реалізації, розроблених пізніше, принципово містіть у собі такі компоненти і процеси (рис.2.2):

класична схема процесів cvd

Рис.2.2. Класична схема процесів CVD.

    1. У якості реагентів (прекурсорів) використовуються координаційні сполуки металів, що складаються з центрального атома металу, і одного або декількох лігандів, спроможні переходити і стійко існувати в газовій фазі в умовах реакційного середовища на шляху до підкладки[5]. 2. Реакційне середовище - простір у який здійснюється транспорт (перенос) парів реагенту в область, у якій відбуваються предреакційні процеси і взаємодії які приводять до розкладання молекул прекурсору, зародкоутворення (нуклеації) та росту матеріалу металу або сполук, що

Містять метал. - продуктів розкладання вихідних реагентів. Реакційне середовище може істотно відрізнятися в різноманітних варіантах реалізації методу CVD.

    3. Речовина-носій - інертна до речовини прекурсора і продуктів розкладання, газоподібна або переходить в газову фазу в реакційному середовищі. Речовина-носій забезпечує транспорт речовини прекурсора в реакційне середовище і відвід продуктів розкладання лігандів із реакційного середовища. 4. Підкладка (субстрат) - речовина на який відбувається вихідна нуклеація і ріст продуктів розкладання з формуванням функціонального матеріалу. Матеріал підкладки може складати з цільовим продуктом єдине ціле. У цьому випадку продукт розкладання, що містить метал, повинен мати велику адгезію до субстрату. У деяких випадках, наприклад при нарощуванні товстих плівок, велика адгезія навпаки небажана. Відомі випадки, коли для вирощування тонких плівок у якості підкладки використовували монокристали водорозчинних солей, що після нанесення покриттів відділялися. У випадку одержання порошків, у якості субстрату виступають зважені в об'ємі центри початкової нуклеації. На поверхні субстрату відбуваються попередні до вихідної нуклеації процеси сорбції-десорбції речовини реагентів і продуктів газофазних реакцій пре-разкладу (якщо вони мають місце), поверхневі реакції, десорбція продуктів поверхневих реакцій і дифузійний перенос продуктів, що містять метал, до центрів нуклеації. 5. Адсорбційний прошарок, що характеризується розміром радіуса адсорбційної взаємодії, є одночасно і реакційним середовищем поверхневих реакцій і дифузійного переносу речовини до центрів нуклеації. Необхідно розрізняти адсорбційний прошарок субстрату й адсорбційний прошарок масиву росту речовини, характеристики яких і процеси в котрих значно відрізняються. 6. Приадсорбційний прошарок, обмежений поверхнею, де температура (або параметри інших чинників активації процесів розкладання) досягає розмірів при яких відбуваються реакції, що передують розкладанню з виділенням проміжних продуктів, є реакційним середовищем газофазних реакцій відчеплення лігандів, часткового розкладання комплексів, внутрішньо молекулярних перетворень (наприклад переходу бідентатного координування на монодентатне). Розмір приадсорбційного прошарку істотно залежить від природи ліганду прекурсора, типу використовуваної активації (термічна, плазменна, фотохімічна і т. д.), параметрів потоку речовини-носія й ін. 7. Масив росту речовини (МРР). Також як і субстрат, охоплений адсорбційним і приадсорбційним прошарком. Ріст відбувається як за рахунок поверхневих реакцій в адсорбційному прошарку МРР, так і за рахунок дифузійного притоку речовини, перенос якого відбувається в адсорбційному прошарку субстрату. МРР утвориться на центрах нуклеації, що включені в цей масив. Покриття, як правило, мають зернисту структуру, що складається з множини МРР. Епітаксійний ріст припускає формування МРР у вигляді кристалів. В останні роки були розроблені численні модифікації методу CVD, що відрізняються в першу чергу або застосуванням для розкладання інших, відмінних від термічного, засобів розкладання речовини прекурсора, головним чином лазерного і плазменого, що стали доступними для широкого використання (L CVD, P CVD), або комбінованим застосуванням різноманітних засобів активації з термічною активацією (LA CVD, PA CVD, PE CVD), або особливим формуванням реакційного середовища (Spray). Розвитку цих методів а також інших аспектів хімічного осадження з газової фази в останні роки присвячуються спеціалізовані регулярні європейські і міжнародні конференції, що свідчить про важливість і актуальність проблеми. Різноманіття варіантів хімічного осадження з газової фази, очевидно, ще далеко не вичерпано. Проте уже в даний час намічені найбільш широко використовувані модифікації методу, що знаходять застосування в практиці, масштаб яких поширюється від формування наноструктур до покриттів багатотонажних деталей машин.

Похожие статьи




CVD - технології ВТНП - Фізико-технологічні основи одержання надпровідних плівок для надпровідних ІС

Предыдущая | Следующая