Kas torude ahjusid saab kasutada CVD -protsesside jaoks? An - nende teostatavuse, piirangute ja professionaalsete lahenduste sügavuse analüüs

Keemiline aurude sadestumine (CVD) on ülioluline õhuke kilede sadestumistehnoloogia sellistes valdkondades nagu materjaliteadus ja pooljuhtide uurimine. Toru ahjud, mis on tavalised kõrged - temperatuuri kuumutamisseadmed, on nende lihtsa struktuuri, toimimiskeskuse ja suurepärase temperatuuri ühtsuse tõttu laialdaselt populaarsed. Korduma kippuv küsimus on järgmine: kas meie olemasolevaid toru ahjusid meie laborites saab kasutada otse CVD katseteks?

Vastus on: jah, kuid rangete piirangutega. Kuigi standardsed toru ahjud saavad teha põhilisi CVD -funktsioone koos konkreetsete modifikatsioonide ja konfiguratsioonidega, erinevad need siiski oluliselt professionaalsetest CVD -süsteemidest.

I. Põhipõhimõtted ja vajalikud tingimused toru ahju CVD funktsionaalsuse jaoks
CVD -tehnoloogia tuum on eelkäijate (reagentide gaaside) keemilises reaktsioonis kõrge - temperatuurireaktsiooni tsoonis, moodustades substraadi pinnale tahke ladestuse. Toru ahjud annavad suletud, juhitava, kõrge - temperatuurikeskkonna, luues CVD reaktsioonide olulised tingimused.

Kuid selleks, et tavaline toru ahju oleks CVD jaoks pädev, tuleb täita mitu põhinõuet:

Gaasisüsteemi modifikatsioon: see on kõige kriitilisem modifikatsioon. Tavalisel toru ahjul võib olla ainult üks gaasi sisselaskeava ja üks gaasi väljalaskeava. CVD -katsed nõuavad mitme reageeriva gaasi ja kandegaaside (näiteks AR ja N₂) voolukiiruste ja suhte täpset kontrolli. Seetõttu on stabiilse ja täpse gaasi tarnimise tagamiseks hädavajalik massivoolu kontroller (MFC) ja toetav gaasi torustik.

Vaakum ja tihendamine: paljud CVD -reaktsioonid vajavad lisandite vältimiseks ja kilede kvaliteedi tagamiseks madalaid või konkreetseid rõhku. Toru ahjud vajavad kõrget - jõudlusega vaakumisüsteemi (näiteks mehaaniline pump) ja ahjutoru mõlemas otsas asuv äärik tihendus peab olema õhu tagasivoolu vältimiseks äärmiselt usaldusväärne.

Heitgaaside töötlemissüsteem: CVD heitgaasid võivad sisaldada toksilisi, söövitavaid või tuleohtlikke ja plahvatusohtlikke komponente (näiteks reageerimata silaan ja vesinikkloriid). Eksperimentaalse ohutuse ja keskkonnakaitse tagamiseks on hädavajalik heitgaasi töötlemise seadmed (näiteks gaasipuhasti või põlemistorn).

Sobiv proovihoidja ja õhuvoolu kujundus: Spetsiaalne proovihoidja on vajalik, et tagada substraadi optimaalses reagendi vooluks kile ühtlase ladestumise jaoks.

Ii. Toru ahju CVD katsete piirangud
Kuigi neid funktsioone saab saavutada pärast modifitseerimist, on toru ahju kasutamisel CVD jaoks loomupärased piirangud:

Raskused kile ühtluse kontrollimisel: toruahjud kasutavad tavaliselt staatilist kuumutamist ja reageerivad gaasid hajuvad pika ahjutoru sees. See võib hõlpsalt põhjustada temperatuuri, rõhu ja gaasi kontsentratsiooni gradiente ahju sisse- ja väljalaskeavas, mõjutades kile paksust ja kompositsiooni ühtlust.

Piiratud protsessi keerukus: keerulist multi - astmelisi protsesse, näiteks kiire temperatuuri tõuke (RTP) ja impulss -CVD (impulss -CVD) on keeruline rakendada.

Ohutusprobleemid: väga reageerivate ja ohtlike lähteainete (näiteks silaan) jaoks on toru ahjude süsteemi ohutuskaitsetase üldiselt madalam kui spetsiaalsed CVD -seadmed.

Madal sadestumise efektiivsus: suure reaktsioonipiirkonna tõttu võib eelkäija kasutamine olla madal.

Iii. Toru ahju CVD vs spetsiaalsed CVD -seadmed: kuidas valida? Funktsioonid: modifitseeritud toru ahi, professionaalsed CVD -seadmed.
Sobib: alusuuringud, õpetamise demonstratsioonid, lihtne ladestumine kile ühtsuse vähese nõuetega; Tööstuslik toodang, kõrge - etendusfilmi arendamine ning rakendused, millel on äärmiselt kõrge ühtlus ja puhtus.
Maksumus: suhteliselt madal (olemasolevate seadmete modifitseerimine); Kõrge.
Paindlikkus: hea, multi - eesmärgi ahi (saab kasutada ka lõõmutamiseks, paagutamiseks jne).
Spetsiifilisus: konkreetsete protsesside jaoks on kõrge optimeeritud.
Protsessi kontrolli täpsus: keskmine; Suur täpsus, täiustatud rõhu, temperatuuri ja gaasi voolu juhtimisega.
Filmi kvaliteet: piiratud; Suurepärane ja stabiilne.