Metal, alaşım ve metal olmayan maddelerin ince film birikimini (kaplamalarını) oluşturmak için kullanılan çeşitli vakum biriktirme işlemleri vardır. Bu işlem mekanik, elektromekanik veya termodinamik yollarla gerçekleştirilebilir. Kamet’in mineral yalıtımlı ısıtma elemanları, biriktirme sistemlerinde geniş bir uygulama alanına sahiptir.
Kimyasal buhar biriktirme (CVD) nedir?
Kimyasal buhar biriktirme, alt tabaka yüzeyinde termal olarak indüklenen kimyasal reaksiyonları kullanan vakumlu bir ince film biriktirme işlemidir. Süreç, kullanılan malzemeye bağlı olarak biraz değişiklik gösterir.
- Kaplama bir metal veya alaşım olduğunda, ısıtma veya basınç değişikliği yoluyla buharlaştırılır. Buharlar daha sonra soğutucu gofret yarı iletken (substrat) üzerine yerleşerek eşit bir kaplama oluşturur.
- Kaplama bir polimer olduğunda, örneğin silikon nitrür, iki veya daha fazla gaz öncüsü (monomer) ısı kullanılarak ayrıştırılır ve daha sonra alt tabaka üzerinde ince bir film tabakası olarak biriken yeni bir polimer bileşiği oluşturmak için vakum odasında birlikte reaksiyona girerler.
Basınç, sıcaklık ve sürenin ayarlanması, biriken katmanın kalınlığını etkiler. Aslında bu tür değişkenlere bağlı olarak CVD süreçlerinin bir dizi alt kategorisi vardır. Bunlar şunları içerir:
- Atmosferik basınçlı kimyasal buhar biriktirme (APCVD): Atmosferik basınçta termal olarak tahrik edilir ve yüksek biriktirme oranlarına sahiptir. 1000°C ile 1300°C arasında son derece yüksek sıcaklıklar gereklidir.
- Düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirme (LPCVD): katı alt tabaka üzerinde bir öncü gaz ile bir reaksiyon oluşturmak için düşük basınç ve ısı kullanır. Düşük basınç istenmeyen gaz fazı reaksiyonlarını azaltır ve gofret yarı iletkeni boyunca film homojenliğini artırır. Sıcaklık aralığı genellikle 570°C ile 650°C arasındadır.
- Ultra yüksek vakumlu kimyasal buhar biriktirme (UHCVD): çok düşük basınçta, tipik olarak 10-6 Pa’nın altında gerçekleşir.
- Plazma ile güçlendirilmiş kimyasal buhar biriktirme (PECVD): düşük sıcaklıkta (ve dolayısıyla daha ekonomik) bir ince film biriktirme işlemidir. 100°C-400°C arasında çalışır. Substrat üzerinde istenen kaplamayı oluşturmak için reaktif gazlarla soğuk plazma eklenir.
- Fotoğrafla başlatılan kimyasal buhar biriktirme (PICVD): kimyasal reaksiyonları uyarmak için UV ışığı kullanır. Plazmaların UV radyasyonunun güçlü yayıcıları olduğu göz önüne alındığında PECVD’ye benzer. Belirli koşullar altında, PICVD atmosferik basınçta veya buna yakın bir basınçta çalıştırılabilir.
- Atomik Katman Biriktirme (ALD): birkaç alternatif gaz kullanır. Her gaz alt tabaka yüzeyi ile reaksiyona girer ve onu doyurur. Daha sonra, bir sonraki biriktirme katmanını oluşturmak için başka bir reaktif gazın içeri girmesine izin vermeden önce oda inert bir gazla temizlenir. Bu teknik nanoteknolojilerde de kullanılmaktadır.
CVD’nin avantajları ve dezavantajları nelerdir?
CVD, cam, seramik, metaller ve metal alaşımları gibi çok çeşitli malzemeler üzerinde ince film tabakaları için oldukça yüksek bir biriktirme hızında kullanılabilir. CVD’nin Fiziksel Buhar Biriktirmeye (PVD) göre bir avantajı, karmaşık şekillerde bile düzgün kaplamalar oluşturmak için kullanılabilmesidir. Aslında bu özellik CVD biriktirmenin yüksek saflığı ile birleştiğinde, onu hassas nanoteknoloji süreçlerinde çok kullanışlı hale getirir. Kimyasal buhar biriktirme sırasında gaz halindeki öncülerden safsızlıkların giderilmesi kolaydır. Bu da nanoteknoloji uygulamaları için bir başka avantajdır.
Olumsuz tarafı, CVD öncülleri oldukça toksik, patlayıcı veya aşındırıcı olabilir ve artık ürünler tehlikeli bir atıktır. Ayrıca bazı öncüller pahalı olabilir.
Kamet CVD prosesleri için hangi ısıtma çözümlerini sunuyor?
CVD kaplama uygulamalarında prosesleri ısıtmanın birden fazla yolu vardır, en önemli ve yaygın olarak kullanılanlardan biri dirençli ısıtmadır. Bu, CVD uygulamaları için çok uygun olan yüksek kaliteli mineral yalıtımlı ısıtma elemanları yelpazesi ile Kamet’in uzmanlık alanıdır. Mikro ısıtıcılar, CVD için özel olarak tasarlanmış ısıtma çözümlerinin bir başka örneğidir.
Nanoteknolojiler için CVD kullanımı nedeniyle, ince film birikimini kontrol etmek ve kaliteyi sağlamak için termal performans kritik öneme sahiptir. Kamet olarak, tüm farklı CVD süreçlerinin zorluklarını karşılayan ısmarlama ısıtma sistemleri tasarlama konusunda bilgi birikimine sahibiz. Yüksek sıcaklıktaki hassas ısıtıcılarımız, son teknoloji sıcaklık sensörleriyle birleştirilebilir ve böylece bu prosesler için çok önemli olan termal homojenliği sağlar.
CVD için mineral yalıtımlı ısıtma elemanlarının avantajları
- 1000°C’ye kadar sıcaklıklar
- Her ortama uyacak özel kılıf malzemeleri mevcuttur
- Isıtıcıların sıcak ve soğuk bölümleri arasında kesintisiz geçişler
- Sıcak ve soğuk bölümlerin çapları eşittir
- Aşırı ısınmayı önleyen soğuk uçlar sayesinde sonlandırma basittir
- Yüksek güç yoğunluğu için uygundur
- Bir kaynak, yonga plakası, hedef veya alt tabakaya ısı dağılımının homojenliği
- Geniş bükülme yarıçapı, ısıtma elemanlarını karmaşık, kavisli uygulamalar için uygun hale getirir
- Kritik prosesler için hassas ısıtma
- Daha ince, düşük kütleli tasarımlar mümkündür.
- Hızlı ısınma süreleri
- Sızdırmaz ısıtma elemanları kirlenmeyi önler
- Termokupllar tasarıma dahil edilebilir
Yarı iletken endüstrisine yönelik çalışmalarımız hakkında daha fazla bilgiyi buradan okuyabilirsiniz. Herhangi bir sorunuz varsa veya uygulamanız hakkında bizimle konuşmak isterseniz. Bu form aracılığıyla bizimle iletişime geçebilirsiniz.