Химическое осаждение из газовой фазы
Химическое осаждение из газовой фазы chemical vapor deposition, CVD
Физико-химические процессы
-термическое разложение газообразных химических соединений
-взаимодействие двух или более газообразных веществ, приводящее к образованию твердого осадка
-пиролиз газообразных углеводородов
-химическое взаимодействие газообразных веществ с твердыми подложками
Химическое осаждение из газовой фазы chemical vapor deposition, CVD
Физико-химические процессы
Технология химического осаждения из газовой фазы используется для получения пленок, наношнуров, нанотрубок с аморфной или монокристаллической структурой. Применяется для создания полупроводниковых эпитаксиальных структур (пленок). Их формирование включает ориентированный рост монокристаллической пленки из реагентов, поступающих из газовой фазы, на подходящей для этих целей монокристаллической подложке.
Химическое осаждение из газовой фазы
Принципиальная компоновка установки для химического осаждения пленок из газовой фазы металлорганических соединений
Триметилгаллий ((CH3)3Ga) и триметилалюминий ((CH3)3Al)
Гидрид мышьяка AsH3
(CH3)3Ga + AsH3 → GaAs↓ + 3CH4 при 650° С и атмосферном давлении
Химическое осаждение из газовой фазы
Используемые материалы – металлорганические соединения («металлорганика – соединения, имеющие химические связи металл-углерод, а также металл- кислород-углерод и координационные связи между металлами и органическими молекулами») – алкилы металлов с метиловой (CH3) и этиловой (C2H5) группами
радикалов (чаще всего жидкости) – источники следующих материалов: Be, Mg, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, P, As, Sb, Te, Fe
гидриды (чаще всего жидкости) – источники следующих материалов: Si, Ge, P, As, S, Se
аммиак (NH3) – источник N
Получаемые материалы: C, Si, Ge, нитриды, полупроводниковые соединения AIIIBV, AIIBVI
Химическое осаждение из газовой фазы
Используемые материалы – алкилы металлов
(C2H5)2Be Диэтилбериллий |
(C2H5)4Ge Тетраэтилгерманий |
|
(C2H5)2Mg Диэтилмагний |
(CH3)2Sn Диметилолово |
|
(C5H4CH3)2Mg Дитолилмагний |
(C2H5)2Sn Диэтилолово |
|
(CH3)2Zn Диметилцинк |
(CH3)3P Триметилфосфин |
|
(C2H5)2Zn Диэтилцинк |
(C2H5)3P Триэтилфосфин |
|
(CH3)2Cd Диметилкадмий |
(t-C4H9)3P Третичный |
|
(CH3)3Al Триметилалюминий |
бутилфосфин |
(CH3)3As |
(C2H5)3Al Триэтилалюминий |
Триметиларсин |
(C2H5)3As |
iso-(C4H9)3Al Триизобутилалюминий |
Триэтиларсин |
(CH3)4As2 |
(CH3)3Ga Триметилгаллий |
Тетраметилдиарсин (C4H9)4As |
|
(C2H5)3Ga Триэтилгаллий |
Тетрабутиларсил (CH3)3Sb |
|
(CH3)3In Триметилиндий |
Триметилсурьма (C2H5)3Sb |
|
(C2H5)3In Триэтилиндий |
Триэтилсурьма |
(CH3)2Te |
(C3H7)3In Трипропилиндий |
Диметилтеллур (C2H5)2Te |
|
(CH3)4Si Тетраметилкремний |
Диэтилтеллур |
Fe(CO)5 |
(C2H5)4Si Тетраэтилкремний |
Пентакарбонил железа (C5H5)2Fe |
|
(CH3)4Ge Тетраметилгерманий |
Ферроцен |
|
Химическое осаждение из газовой фазы
Используемые материалы – гидриды
SiH4 |
Силан |
GeH4 |
|
Герман |
Si2H6 |
Дисилан |
Ge2H6 |
Дигерман |
|
Si3H8 |
Трисилан |
Ge3H8 |
Тригерман |
|
Si4H10 Тетрасилан |
PH3 |
Фосфин |
||
H2Se Селеноводород |
AsH3 |
|
Арсин |
|
|
|
H2S |
Сероводород |
|
Химическое осаждение из газовой фазы, стимулированное газоразрядной плазмой
plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD
Принципиальная компоновка установки
Синтез при пониженных давлении (0,1 – 10Торр) и температуре
Газоразрядная плазма, возбуждаемая подачей ВЧ напряжения на электроды, ускоряет диссоциацию молекул реакционных газов. Добавляют инертный газ, обеспечивающий стабильность горения плазмы. Нижний электрод вращают вокруг своей оси для равномерности осаждения материала на подложке.
Химическое осаждение из газовой фазы, стимулированное газоразрядной плазмой
Основные стимулирующие факторы, связанные с газоразрядной плазмой
-ускорение электронов в плазме при передаче энергии от внешнего источника
-возбуждение нейтральных атомов посредством столкновений с электронами
-ионизация нейтральных атомов под действием столкновений с электронами
-ионизация нейтральных атомов из-за столкновений с другими атомами или ионами
-рекомбинация ионов и электронов, сопровождаемая излучением
Химическое осаждение из газовой фазы, стимулированное газоразрядной плазмой
Роль водорода
-травление уже осажденного на подложку материала путем удаления радикалов
-формирование более компактной структуры пленки
-формирование поликристаллического материала пленки путем усиления процесса ее кристаллизации