CVDprosesseilla

CVD-prosessit (chemical vapor deposition) ovat joukko tekniikoita, joilla kaasumaisista esiasteista muodostuu kiinteä kalvo substraatin pinnalle. Kalvo kasvaa, kun esiasteet reagoivat tai saostuvat pinnalla ja sivutuotteet poistuvat reaktorista. Tuloksena on ohutkalvo, jonka paksuus ja koostumus määritellään kasvuolosuhteiden mukaan.

Yleisimmät CVD-tyypit ovat perinteinen CVD, matalan paineen CVD (LPCVD), plasmapohjainen CVD (PECVD) sekä metalliorganinen CVD (MOCVD). MOCVD käyttää orgaanisia metalliesiasteita ja soveltuu monimutkaisten puolijohdekerrosten kasvattamiseen (esim. GaN). PECVD mahdollistaa korkeampia kasvunopeuksia ja matalammat lämpötilat plasman avulla, mikä laajentaa materiaalien ja alustan valikoimaa.

Prosessi vaatii kuumana pidettävän reaktorin, kaasujen syötön sekä poistokanavan hallinnan. Kalvon paksuus määräytyy kasvuaikojen, kaasujen virtausten, lämpötilan ja paineen mukaan. Reaktiot voivat tapahtua pinnalla tai kaasutasolla, ja sivutuotteet poistuvat asianmukaisella imu- ja poistojärjestelmällä.

Käytettyjä CVD-kalvoja ovat muun muassa SiO2, Si3N4 ja SiC sekä GaN ja muut puolijohdekalvot. CVD:tä käytetään myös hiilikerrosten, kuten diamond-like carbonin, graphenein ja hiilinanoputkien, valmistukseen. Sovelluksia ovat puolijohteet ja mikroelektroniikka, aurinkokennojen kalvot, optiset pinnoitteet sekä kovapinnot ja kulutusta kestävät pinnoitteet.

Plussat ovat kalvojen korkea puhtaus, erinomainen konformiteetti ja kyky pinnoittaa monimutkaisiakin geometrioita sekä suuria tuotantopintoja varten. Haittoja ovat korkeat lämpötilat, turvallisuus- ja kustannusvaatimukset sekä reaktoritekniikan monimutkaisuus. CVD-tekniikat ovat kehityksessään mahdollistaneet laajan materiaalivalikoiman ja sovellusalueiden laajentumisen etenkin puolijohdeteollisuudessa ja pintapinnoitteissa.