Презентация на тему: Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных

Реклама. Продолжение ниже
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных
1/21
Средняя оценка: 4.4/5 (всего оценок: 98)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (5649 Кб)
Реклама. Продолжение ниже
1

Первый слайд презентации

Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных (парообразных) элементов или соединений с образованием твердых осадков. В отличии от физического осаждения из газовой фазы ( PVD ) при химическом осаждении из газовой фазы (CVD – Chemical Vapor Deposition ) ее состав и состав пленки могут существенно различаться, так как пленка образуется в результате химических реакций, протекающих в газовой фазе у поверхности подложки, на поверхности подложки или в поверхностном слое подложки. Процессы химического осаждения из газовой фазы относятся к процессам молекулярного формирования, т.е. твердые осадки в виде порошков или пленок получаются путем контролируемого осаждения вещества в виде отдельных атомов и молекул. При химическом осаждении из газовой фазы осадок образуется в виде порошка, если химическая реакция его образования протекает только в газовой фазе, и в виде пленочного покрытия, если реакция происходит как в газовой фазе, так и на поверхности подложки. Таким образом, слои материалов образуются при химическом осаждении из газовой фазы в результате сложных многомаршрутных и многостадийных химических реакций на границе раздела газ (пар, газоразрядная плазма) - твердое тело (подложка, пластина с покрываемым функциональным слоем), протекание которых определяется как процессами в газовой фазе, так и превращениями на поверхности в процессе роста слоя. Например, результирующая гетерогенная реакция химического осаждения из газовой фазы слоя нитрида кремния из силана и аммиака 3SiH4 + 4NH3 -> Si3N4 + 12H2  включает в себя последовательность реакций чисто газофазных NH3 -> 1/2N2 + 3/2H2, SiH4 -> SiH2 + H2, SiH2 + SiH4 -> Si2H6, Si2H6 -> 2 SiH3 Теоретические аспекты химического осаждения из газовой фазы

Изображение слайда
1/1
2

Слайд 2

и реакций на поверхности NH3 -> N(адс) + 3/2H2, NH3 -> N(адс) + 3H(адс), NH3 -> NH3(адс) 1/2N2 + 3/2 H2 SiH4 -> SiH4(адс), SiH2 -> SiH2(адс), SiH3 -> SiH3(адс), 3SiH2(адс) + 4N(адс) -> Si3N4 (адс) + 3H2 , 6SiH3(адс) + 8N(адс) -> 2Si3N4 (адс) + 9H2 , где индекс (адс) обозначает частицы в адсорбированном состоянии. Необходимым условием осуществления химического осаждения из газовой фазы требуемого соединения (материала) на поверхность подложки (микроэлектроникой структуры) является образование в результате химической реакции этого соединения в стабильной при температуре и давлении процесса форме. В механизме химического осаждения из газовой фазы можно выделить следующие основные стадии: - доставка исходных реагентов в зону осаждения (в газовую фазу у поверхности подложки); - превращение исходных реагентов в промежуточные продукты в зоне осаждения; - доставка исходных реагентов и промежуточных продуктов к поверхности нагретой подложки; - адсорбция реагентов и промежуточных продуктов на поверхности подложки; - реакция с участием реагентов и промежуточных продуктов на поверхности с образованием слоя материала и побочных конечных продуктов в виде газов; - десорбция газообразных конечных продуктов и непрореагировавших реагентов с поверхности; - отвод продуктов реакций из зоны осаждения.

Изображение слайда
1/1
3

Слайд 3

Подложка П D Пленка Зона реакции S – поверхность растущего слоя Газовая фаза Обобщенная кинетическая схема образования слоя материала D при его химическом осаждении из газовой фазы на поверхность подложки П в результате реакции A + B → C + D, где A и B - исходные реагенты; As и Bs - реагенты в состоянии адсорбции; I и R - промежуточный продукт в газовой фазе и адсорбционном слое, соответственно, C - побочный продукт (обычно, газ), D - конечный продукт (слой материала) A + B → C + I A s B s R

Изображение слайда
1/1
4

Слайд 4

Процессы химического осаждения из газовой фазы классифицируются по виду активации химической реакции на: - процессы химического осаждения из газовой фазы с термической активацией ( thermal CVD processes ); - термические процессы химического осаждения из газовой фазы с дополнительной плазменной активацией ( plasma enhanced CVD – PE CVD); - термические процессы химического осаждения из газовой фазы с дополнительной активацией озоном ( ozone CVD processes ); - по давлению газовой фазы они классифицируются на: - процессы химического осаждения из газовой фазы при атмосферном давлении ( atmospheric pressure CVD – AP CVD ); - процессы химического осаждения из газовой фазы при субатмосфериом (50‑700 Торр) давлении ( sub - atmospheric СVD); - процессы химического осаждения из газовой фазы при пониженном (1‑20 Торр) давлении ( low pressure CVD – LP CVD ); - процессы химического осаждения из газовой фазы из силана ( s y lane CVD); - процессы химического осаждения из газовой фазы из металлоорганических соединений ( metal organic CVD); - процессы химического осаждения из газовой фазы из тетраэтоксисилана ( tetraethyloxysylane (TEOS CVD); по виду осаждаемого материала на: - процессы химического осаждения из газовой фазы металлов ( metal CVD); - процессы химического осаждения из газовой фазы полупроводников ( semiconductor CVD); - процессы химического осаждения из газовой фазы диэлектриков ( dielectric CVD). Разработанная в последние годы и реализуемая одновременно в одной камере комбинация процессов химического осаждения из газовой фазы при пониженном давлении и ионного распыления в плазме аргона получила название химического осаждения из газовой фазы в плазме высокой плотности ( high density plasma CVD).

Изображение слайда
1/1
5

Слайд 5

D500 Химическое осаждение Из газовой фазы при высоком давлении (AP CVD) : 1 – реакционная камера, 2 – нагреватель, 3 – подложкодержатель, 4 – подложки

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
6

Слайд 6

D50 1 Химическое осаждение Из газовой фазы при низком давлении (LP CVD) : 1 – датчик давления, 2 – лодочка с пластинами, 3 –кварцевый реактор, 4 – водоохлаждаемая заглушка, 5 – клапан напуска азота, 6 – фильтр, 7 – диффузионный насос, 8 – форвакуумный насос, 9 – картер, 10 – очиститель, 11 – резистивный нагреватель

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
7

Слайд 7

D50 2 Химическое осаждение Газофазная эпитаксия: 1 – датчик давления, 2 – лодочка с подложками, 3 – кварцевый реактор, 4 – фланец, 5 – нагреватель, 6 – натекатель для реактивного газа, 7 – патрубок откачки D50 3 Химическое осаждение Термическое окисление: 1 – клапаны, 2 – ротаметры, 3 – кварцевая труба - реактор, 4 – нагревательная печь, 5 – водоохлаждаемая заглушка, 6 – нагреватель воды

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
Реклама. Продолжение ниже
8

Слайд 8

Эпитаксиальное выращивание слоев кремния и арсенида галлия Эпитаксия – это процесс ориентированного наращивания монокристаллических слоев вещества на подложку ( гомоэпитаксия – кремний на кремнии, например; гетероэпитаксия – кремний на сапфире, арсенид галлия на фосфиде галлия, например). В качестве кремнийсодержащего соединения используются силан ( SiH 4 ), дихлорсилан ( SiH 2 Cl 2 ), трихлорсилан ( SiHCl 3 ), тетрахлорсилан ( SiCl 4 ). Режимы осаждения: температура подложки 950 – 1250 К, скорость осаждения 0,2 – 3,0 мкм/мин., давление парогазовой смеси от 1Е4 Па до 1Е5 Па, плазменная или фотонная активация. SiH 4 (газ) = Si (тв.) + 2H 2 (газ) Арсенид галлия и другие эпитаксиальные структуры A3B5 для СВЧ электроники в промышленных масштабах получают газофазной эпитаксией. Иодидный процесс: в высокотемпературной зоне источника проходит реакция 4GaAs + 2J 2 = 4GaJ + As 4, в низкотемпературной зоне 3GaJ 3 + ½ As 4 = 2GaAs + GaJ 3. Хлоридный процесс: реакции в области источника 6GaAs + 2AsCl 3 = 6GaCl + 2As 4 6Ga + 2AsCl 3 = 6GaCl + 1/2As 4 в области подложки 3GaCl = 2Ga + GaCl 3 2Ga + 1/2As 4 = 2GaAs Температура процесса 873 – 923 К. Недостатки: токсичность и воспламеняемость используемых материалов. Специальные требования в конструкции и материалам технологического оборудования.

Изображение слайда
1/1
9

Слайд 9

Термическое окисление кремния кислородом или парами воды при 1073 – 1573 К Si + O2 = SiO2 толщина оксида 20 – 30 нм Si + H 2 O = SiO 2 + 2H 2 Скорость окисления: p – давление, атм; T – температура, К Газофазное осаждение тонких пленок CVD в реакторах атмосферного давления (РАД) и в реакторах пониженного давления (РПД): производительность, соответственно, 50 и 200 пл./цикл; погрешность толщины 7 и 2 %, скорость осаждения 50 и 15 нм/мин., расход газа-носителя 3 – 0,05 м3/ч. Оптимальные условия проведения процесса , где r 0 – радиус пластины; k – константа скорости гетерогенной реакции; D – коэффициент диффузии, h – расстояние между платинами в кассете. Бор аморфный: B 2 H 6 ; BCl 3 – H 2 ; 673К; 6 – 60 нм/мин. Фосфор аморфный: P тв – H 2 ; 373 К; 6000 нм/мин. Мышьяк: AsH 3 ; As тв – H 2 ; 373 К; 600 нм/мин. Оксид алюминия: AlCl 3 – O 2 ; 673К; 6 – 60 нм/мин. Оксид титана: TiCl 4 – O 2 ; 573К; 6 нм/мин. Нитрид кремния : SiH 4 – N 2 ; NH3; 673К; 6 – 60 нм/мин. Карбид кремния: SiH 4 – C n H m ; 623К; 6 нм/мин.

Изображение слайда
1/1
10

Слайд 10

D5 10 Химическое осаждение Плазмохимический безэлектродный высокочастотный: 1 – ВЧ индуктор, 2 – радикалы осаждаемого материала, 3 – кассета с пластинами, 4 – система подачи газа, 5 – сетка-электрод, 6 – кварцевая камера D5 11 Химическое осаждение Плазмохимический диодный на постоянном токе: 1 – вакуумная камера, 2 – электрод, 3 – плазма, 4 – подложки, 5 – нагреватель, 6 – патрубок откачки, 7 – патрубок напуска реактивного газа

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
11

Слайд 11

D5 12 Химическое осаждение Плазмохимический диодный ВЧ: 1 – вакуумная камера, 2 – ВЧ-электрод, 3 – устройство согласования, 4 – ВЧ-генератор, 5 – подложки, 6 – заземленный электрод, 7 – нагреватель, 8 – система напуска рабочего газа D5 13 Химическое осаждение Плазмохимический с фотонной стимуляцией: 1 – отражатель, 2 – ртутная лампа низкого давления, 3 – нагревательная лампа, 4 – подложка, 5 – откачной патрубок, 6 – барботер, 7 – трубопроводы подачи рабочих газов

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
12

Слайд 12

Схема установки CVD

Изображение слайда
1/1
13

Слайд 13

Процессы химического осаждения из газовой фазы могут быть использованы для получения пленок очень многих материалов, в том числе и тех, которые применяются в качестве функциональных слоев кремниевых микросхем, а именно: - поликремния (легированного и не легированного); - диоксида кремния; боросиликатного стекла (BSG), фосфорносиликатного стекла (PSG), боро - фосфорноcиликатного стекла (BPSG); - нитрида и оксинитрида кремния; - эпитаксиального кремния; - вольфрама и силицида вольфрама; алюминия. Тонкие пленки на основе углерода в микроэлектронике, оптике, машиностроении: полупроводниковые и теплопроводящие слои, отражающие, износостойкие, коррозионно-стойкие покрытия. Пленки α - C и α - C:H делятся на алмазоподобные, графитоподобные и карбиноподобные, с соответствующим соотношением sp3, sp2 и sp - гибридизированных связей в атомах углерода. SP3 - алмаз SP 2 - графит SP - карбин

Изображение слайда
1/1
14

Слайд 14

Оборудование и технология изготовления алмазных и алмазоподобных пленок методом плазмохимического газофазного осаждения Алмаз – самый твердый из известных материалов, имеет самый низкий коэффициент термического расширения, химически инертен и износоустойчив, обладает низким коэффициентом трения, высокой удельной теплопроводностью, является диэлектриком и оптически прозрачным от ультрафиолета (УФ) до далекого инфракрасного (ИК). • Предельная механическая твердость (~90 ГПа); • Один их самых прочных материалов с наивысшим объемным модулем (1,2 x 10 12 Н/м 2 ) и наименьшим коэффициентом сжатия (8,3 x 10 -13 м 2 /Н); • Наивысшее значение теплопроводности при комнатной температуре (2 x 10 3 Вт/м/K); • Коэффициент теплового расширения (КТР) при комнатной температуре (0,8 x 10 -6 K) сравним с КТР инвара; • Широкая полоса пропускания оптического излучения от глубокого УФ до далекого ИК; • Электрический изолятор (диэлектрик) (удельное сопротивление ~10 16 Ом·см при комнатной температуре); • При легировании алмаза его удельное сопротивление может изменяться в широком интервале от 10 до 10 6 Ом·см, что превращает его в широкозонный полупроводник с шириной запрещенной зоны 5,4 эВ; • Высокие химические антикоррозионные свойства; • Биологически совместимый материал; • Проявляет низкое или «отрицательное» электронное сродство.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
Реклама. Продолжение ниже
15

Слайд 15

Процесс химического газофазного осаждения (CVD-процесс) Рост алмазной пленки требует, чтобы подложка поддерживалась при температуре в диапазоне 1000–1400 K и чтобы исходный углеродсодержащий газ был разбавлен водородом. Качество пленки – некая мера, связанная с отношением количества sp3-связанного углерода (алмаза) к количеству sp2-связанного углерода (графита) в образце, составом образца (например, содержанием связей C-C по отношению к количеству C-H-связей) и его кристалличностью. Атомы водорода играют решающее значение в процессе плазмохимического осаждения алмазных пленок, т.к. они завершают «оборванные» связи углерода на растущей поверхности алмазной пленки и предотвращают их от образования поперечных связей, приводящих к созданию графитоподобной пленки.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
16

Слайд 16

Выращивание алмазных пленок плазмохимическим методом Рост алмазной пленки начинается с появлением зародышей, трехмерным ростом многочисленных микрокристаллитов вплоть до того момента, когда они в конечном счете соединяются в сплошную пленку. На изображении, полученном в растровом электронном микроскопе, показаны небольшие алмазные кристаллы, зародившиеся на поверхности Ni. Морфология пленки при CVD-росте зависит от соотношения компонентов газовой смеси и температуры подложки. При «медленных» условиях роста – низком парциальном давлении метана CH 4, и низкой температуре подложки – получается микрокристаллическая пленка с треугольными гранями. При возрастании концентрации CH 4 в исходной газовой смеси либо при увеличении температуры подложки начинают преобладать грани зерен, имеющие как квадратную, так и прямоугольную форму, рост имеет преимущественно столбчатый характер. При еще более высоких парциальных давлениях CH 4 кристаллическая морфология совсем исчезает и начинает расти пленка, представляющая собой совокупность нанокристаллов алмаза и разупорядоченного графита.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/5
17

Слайд 17

Алмазные пленки с SP3 фазой более 80%

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
18

Слайд 18

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
19

Слайд 19

Atomic Layer Deposition (ALD method) Метод атомно-слоевого осаждения относится к CVD методам и является одним из ключевых методов в нанотехнологии Благодаря строго дозированным потокам подаваемых газовых смесей, длительности нахождения каждой смеси в реакторе и промежуткам между подачей каждого типа газов можно воспроизводимо формировать строго упорядоченные слои нитридов, оксидов, A 3 B 5 и других структур с минимальной толщиной 3 нм. А – площадь подложки, м2; а – плотность молекул на единице поверхности, мол./м2; u – коэффициент использования материала (обычно 0,1 – 0,8).

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
20

Слайд 20

Источник Транспорт Осаждение Анализ Расход реагента Согласованность подачи реагента Связь между составом и структурой Твердый, жидкий, пар, газ Вакуум, жидкость, плазма Условия на подложке Реакционная способность материала источника Вводимая энергия Структура Состав Свойства Длительность подачи реагента t F – поток реагента, мол./с Температура подложки 423 – 623 К

Изображение слайда
1/1
21

Последний слайд презентации: Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных

Тонкопленочные материалы, осаждаемые методом ALD A2B6 ZnS,ZnSe,ZnTe, ZnS 1-x Se x,CaS,SrS,BaS,SrS 1-x Se x,etc. A2B6 на основе TFEL ZnS:M (M= Mn,Tb,Tm ), CaS:M (M= Eu,Ce,Tb,Pb ) Люминофоры SrS:M (M= Ce,Tb,Pb,Mn,Cu ) A3B5 GaAs,AlAs,AlP,InP,GaP,InAs,etc. Нитриды (ПП, Д) AlN,GaN,InN,SiNx Нитриды (Ме) TiN,TaN,NbN,MoN Оксиды (Д) Al 2 O 3,HfO 2,ZrO 2,TiO 2,Ta 2 O 5,La 2 O 3,SiO 2,etc. Оксиды (ПрП,ПП) In 2 O 3,In 2 O 3 :X(X= Sn,F,Zr ),SnO 2,ZnO,ZnO:Al Оксиды ( C П) YBa 2 Cu 3 O 7-x Оксиды тройные LaCoO 3,LaNiO 3 Фториды CaF 2,SrF 2,ZnF 2 Элементы Si,Ge,Cu,Mo,W Другие La 2 S 3,PbS,In 2 S 3,CuGaS 2,SiC

Изображение слайда
1/1
Реклама. Продолжение ниже