Химическое осаждение из газовой фазы (CVD)

В CVD покрытие образуется из газа: реагенты подаются в нагретый реактор, разлагаются или реагируют друг с другом на поверхности подложки, а летучие продукты реакции откачиваются. В отличие от напыления, газ обтекает деталь со всех сторон, поэтому покрытие хорошо ложится на рельеф и сложную форму.

Разновидности

• термическое CVD при атмосферном и пониженном давлении (APCVD, LPCVD) — горячие или холодные стенки, температура 300–1100 °C
• плазмохимическое (PECVD) — плазма снижает температуру процесса до 200–400 °C
• металлоорганическое (MOCVD) — прекурсоры в виде металлоорганических соединений
• эпитаксиальное — рост монокристаллического слоя на подложке

Что наносят

• вольфрам из WF₆ и водорода — защитные тугоплавкие слои, контакты, эпитаксиальные слои на молибдене
• поликремний из силана, нитрид кремния из дихлорсилана и аммиака, оксид кремния из ТЭОС
• карбид кремния, пироуглерод, нитрид бора
• защитные и пассивирующие покрытия деталей

Из чего состоит установка

• реактор из кварца, нержавеющей стали или графита с резистивным, ламповым или индукционным нагревом
• газовая система с регуляторами расхода, продувкой инертным газом и отсечкой
• откачка с ловушками и насосами, стойкими к агрессивным продуктам
• очистка отходящих газов — скруббер или дожигание
• датчики утечки и автоматика аварийной остановки

Газовая часть — самое ответственное

Прекурсоры CVD часто токсичны, горючи или пирофорны (силан, аммиак, WF₆, хлорсиланы), а продукты реакции коррозионны: при осаждении вольфрама образуется фтороводород. Газовый тракт проектируют так, чтобы реагент касался как можно меньшего числа элементов, а материалы уплотнений и арматуры выдерживали среду. Баллоны с такими газами ставят в вентилируемые шкафы с автоматической отсечкой.

Готовые CVD-системы для роста карбида кремния — в разделе CVD системы, нанесение покрытий на детали — CVD покрытия.

Установка

1. Установка CVD-осаждения вольфрама

   Вольфрам осаждается при разложении гексафторида WF₆ в водороде. WF₆ и продукты реакции разрушают арматуру, поэтому газовый тракт построен так, чтобы реагент касался как можно меньшего числа элементов. Это даёт большой ресурс без дорогих экзотических материалов и исключает аварийную остановку процесса.

   • тугоплавкое защитное покрытие на медных деталях электровакуумных приборов
   • эпитаксиальные слои вольфрама на монокристаллическом молибдене

Газовую часть установки проектируем и изготавливаем сами: газовые панели, регуляторы расхода, газобаллонные шкафы, очистку выхлопа и газобезопасность.