PVD versus CVD

Om de verschillen tussen de chemische en fysische dampdeposities te bespreken, moeten we ze beschrijven.

Chemical Vapor Deposition (CVD) - Een precursor wordt in een reactiekamer ingebracht en wordt geregeld door gebalanceerde flowregelaars en regelkleppen. Precursormoleculen passeren het substraat, worden in de grenslaag getrokken en worden op het oppervlak van het substraat afgezet.

Fysieke dampafzetting (PVD) bestaat uit verschillende methoden, zoals verdamping, sputteren en moleculaire bundelepitaxie (MBE).

Verdamping: materiaal wordt verwarmd tot een gasfase, waar het vervolgens door een vacuüm naar het substraat diffundeert.

Sputteren: er wordt eerst plasma gegenereerd; dit plasma bevat argon-ionen en elektronen. Vervolgens worden atomen van het doelwit uitgeworpen nadat ze zijn geraakt door argon-ionen. De atomen van het doel bewegen dan door het plasma en vormen een laag op het substraat.

Moleculaire bundelepitaxie: het substraat wordt gereinigd en geladen in een kamer die wordt geëvacueerd en verwarmd om oppervlaktecontaminanten af ​​te drijven en om het oppervlak van het substraat op te ruwen. De moleculaire bundels zenden een kleine hoeveelheid bronmateriaal door een sluiter, die zich vervolgens op het substraat verzamelt.

Voor-en nadelen  

Afhankelijk van de toepassing zijn er goede argumenten voor het gebruik van beide processen (PVD of CVD). Een reden om een ​​fysisch dampdepositieproces te gebruiken (zoals sputteren) in plaats van chemische dampafzetting is de temperatuurvereiste. CVD-processen verlopen bij veel hogere temperaturen dan PVD-processen, gewoonlijk tussen 300 ° C en 900 ° C. Deze warmte wordt geleverd door een oven, RF-spoel of laser, maar deze verwarmt het substraat altijd. Substraten die deze temperatuur niet kunnen verdragen, moeten in plaats daarvan dunne films hebben die zijn afgezet door de fysieke vorm van dampafzetting. Het voordeel van de substraattemperatuur in sommige CVD-processen is dat er minder afzetting van afval is, vooral in koudwandige reactoren, omdat alleen de verwarmde oppervlakken gecoat zijn. Met behulp van een laserverwarmingssysteem wordt het chemische dampdepositieproces selectief voor het pad van de laser; dit is een duidelijk voordeel ten opzichte van fysische dampafzettingsmethoden zoals sputteren. Moleculaire bundelepitaxie (PVD-proces) heeft een duidelijk voordeel van atomaire niveauregeling van chemische samenstelling, filmdikte en overgangsscherpte. Dit proces is relatief duurder, maar is de extra kosten waard voor toepassingen die een hogere nauwkeurigheid vereisen. Sputteren (PVD-proces) vereist niet het gebruik van gespecialiseerde precursormaterialen zoals gebruikt bij CVD. Sputteren heeft een breder scala aan materialen die direct beschikbaar zijn voor depositie. Een ander voordeel van fysische dampafzetting ten opzichte van chemische dampafzetting is het veiligheidsprobleem van de materialen die worden gebruikt voor chemische dampafzetting. Het is bekend dat sommige precursoren en sommige bijproducten toxisch, pyrofoor of corrosief zijn. Dit kan problemen met de materiaalverwerking en opslag veroorzaken. Er zijn toepassingen die beide depositiemethoden met succes kunnen gebruiken. Een ervaren technicus kan echter gemakkelijk chemische of fysische dampafzetting voor een opdracht aanbevelen op basis van criteria zoals kosten, filmdikte, beschikbaarheid van bronmateriaal en beheersing van de samenstelling.