کیمیائی بخار جمع (سی وی ڈی) ایک کوٹنگ عمل ہے جو حرارت یا برقی طور پر حوصلہ افزائی کیمیائی رد عمل کو گرم سبسٹریٹ کی سطح پر استعمال کرتا ہے ، گیس کی شکل میں فراہم کردہ ریجنٹس کے ساتھ۔ CVD ایک جمع کرنے کا طریقہ ہے جو عام طور پر خلا کے تحت اعلی معیار ، اعلی کارکردگی ، ٹھوس مواد تیار کرنے کے لئے استعمال ہوتا ہے۔ پتلی فلمیں یا ملعمع کاری چالو (گرمی ، روشنی ، پلازما) ماحول میں گیسئ ری ایکٹنٹس کے انضمام یا کیمیائی رد عمل کے ذریعہ تیار کی جاتی ہیں۔
Epitaxy کا مطلب ہے"؛ سب سے اوپر"؛ یا" [& quot کو تفویض کیا جاتا ہے ، ، اور اس عمل کی نمائندگی کرتا ہے جس میں ایک پرت کسی اور پرت کے اوپری حصے پر بنتی ہے اور اس کے کرسٹل ڈھانچے کو وراثت میں ملتی ہے۔ اگر جمع شدہ پرت ایک ہی ماد ofے کی ہو جس طرح سبسٹریٹ ہوموپیٹیکسی کی بات کرتا ہے ، اگر یہ [جی جی] # 39 s دوسرا ماد sہ ہے&# 39 s یہ نام نہاد ہیٹروپیٹیکسی ہے۔ ہوموپیٹیکسی میں سب سے اہم عمل سلیکن پر سلیکون کا جمع ہونا ہے ، ہیٹروپیٹیکسی میں عام طور پر ایک سلیکن پرت کسی انسولیٹر جیسے آکسائڈ (سلیکن آن انسولیٹر: ایس اوآئ) پر جمع کی جاتی ہے ۔کیمیکل وانپ ڈپازیشن (سی وی ڈی) تھرمل استعمال کرتا ہے یا گرم گرم سبسٹریٹ کی سطح پر بجلی سے حوصلہ افزائی کیمیائی رد عمل ، گیس کی شکل میں فراہم کردہ ریجنٹس کے ساتھ۔ CVD ایک جمع کرنے کا طریقہ ہے جو عام طور پر خلا کے تحت اعلی معیار ، اعلی کارکردگی ، ٹھوس مواد تیار کرنے کے لئے استعمال ہوتا ہے۔ پتلی فلمیں یا ملعمع کاری چالو (گرمی ، روشنی ، پلازما) ماحول میں گیسئ ری ایکٹنٹس کے انضمام یا کیمیائی رد عمل کے ذریعہ تیار کی جاتی ہیں۔
ہوموپیٹیکسی
عمل پر منحصر ہے ، ویفروں کو ایفرٹیکسیل پرت (مثال کے طور پر سی ایم او ایس ٹکنالوجی) کے ساتھ ویفر مینوفیکچرر سے پہنچایا جاسکتا ہے ، یا چپ مینوفیکچرر کو خود بنانا پڑتا ہے (مثال کے طور پر بائبلر ٹکنالوجی میں)۔
اپپیکٹیکل پرت پیدا کرنے کے لئے گیس کے طور پر ، خالص ہائیڈروجن سیلین (سی ایچ ایچ) کے ساتھ مل کر استعمال ہوتا ہے4) ، dichlorosilane (SiH)2سی ایل2) یا سلکان ٹیٹراکلورائد (سی سی ایل)4). تقریبا 1000 ° C پر ، گیسیں سلیکن سے ٹکرا جاتی ہیں ، جو وفر سطح پر جمع ہوتی ہیں۔ سلکان سبسٹریٹ کی ساخت کو وراثت میں ملتا ہے اور بڑھتا جارہا ہے ، توانائی کے وجوہات کی بناء پر ، یکے بعد دیگرے پرت سے۔ پولی کرسٹل لائن سلکان کو بڑھنے کے ل one ، کسی کو ہمیشہ سلکان ایٹموں کی کمی کو دور کرنا ہوگا ، جیسے کہ یہ ہمیشہ تھوڑا کم سلیکن دستیاب ہوتا ہے کیونکہ ماد materialہ اصل میں بڑے ہوسکتے ہیں۔ جب سلکان ٹیٹراکلورائڈ استعمال کی جاتی ہے تو ، رد عمل دو مراحل میں آگے بڑھتا ہے:
سی سی ایل4+ H2→سی سی ایل2H 2 ایچ سی ایل
2 سی سی ایل2→سی + سی سی ایل4
سبسٹریٹ&# 39 کے وارث ہونے کے لئے ، سطح بالکل واضح ہونا ضروری ہے۔ تو کوئی توازن کے رد عمل کو استعمال کرسکتا ہے۔ گیسوں کے تناسب پر منحصر ہے ، دونوں ردعمل دوسری سمت میں ہوسکتے ہیں۔ اگر فضا میں صرف ہائڈروجن موجود ہے ، جیسے خام سلیکن کی تطہیر کے لئے ٹرائکلوروسیلین عمل میں ، اعلی کلورین کی حراستی کی وجہ سے مواد کو سلیکن وفر سطح سے ہٹا دیا جاتا ہے۔ صرف ہائیڈروجن نمو کی بڑھتی ہوئی حراستی کے ساتھ حاصل کیا جاتا ہے۔
ایس سی ایل کے ساتھ4جمع کرنے کی شرح تقریبا 1 سے 2 مائکرون فی منٹ ہے۔ چونکہ مونوکرسٹل لائن سلکان صرف ننگی سطح پر بڑھتی ہے ، لہذا کچھ علاقوں کو آکسائڈ سے نقاب پوش کیا جاسکتا ہے جہاں سلیکن پولی کرسٹل لائن سلکان کے طور پر بڑھتا ہے۔ یہ پولی سیلیونک ، بہر حال ، پسماندہ طور پر چلنے والے رد عمل کے ذریعہ سنگل کرسٹل لائن سلکان کے مقابلے میں بہت آسانی سے باندھا جاتا ہے۔ ڈیبورن (B)2H6) یا فاسفائن (پییچ3) ڈوپڈ پرتیں بنانے کے ل process ، عمل گیسوں میں شامل کیا جاتا ہے ، کیونکہ ڈوپنگ گیسیں اعلی درجہ حرارت پر گل جاتی ہیں اور ڈوپینٹس کرسٹل جالی میں شامل ہوجاتے ہیں۔
گھریلو فرضی تہوں کو بنانے کا عمل ویکیوم ماحول کے تحت محسوس کیا جاسکتا ہے۔ اس کے لئے عمل چیمبر کو آکسائڈ ، جو ہمیشہ سلکان کی سطح پر موجود ہوتا ہے ، کو دور کرنے کے لئے 1200 ° C تک گرم کیا جاتا ہے۔ جیسا کہ اوپر بتایا گیا ہے ، ہائی ہائیڈروجن کی تعداد کم ہونے کی وجہ سے سلکان کی سطح پر بیک اینچ ہوتی ہے۔ اس کا استعمال اصل عمل شروع ہونے سے پہلے سطح کو صاف کرنے کے لئے کیا جاسکتا ہے۔ اگر گیس حراستی مختلف ہوتی ہے تو اس کے بعد اس کی صفائی جمع ہوجاتی ہے۔
ورثہ کے عمل کے ل for بیرل ری ایکٹر کا مثال
اعلی عمل کے درجہ حرارت کی وجہ سے&# 39 the سبسٹریٹ یا نجاست میں ڈوپینٹ کا بازی ، جو پہلے کے عمل میں استعمال ہوتا رہا ہے ، سبسٹریٹ میں جاسکتے ہیں۔ اگر سی ایچ2سی ایل2یا سی ایچ4وہاں استعمال کیا جاتا ہے&# 39 s s اتنے زیادہ درجہ حرارت کی ضرورت نہیں ہے ، لہذا یہ گیسیں بنیادی طور پر استعمال ہوتی ہیں۔ سطح صاف کرنے کے لئے ایچ بیک پروسیس کو حاصل کرنے کے ل H ، ایچ سی ایل کو الگ سے شامل کرنا ہوگا۔ اس سیلیوں کا نقصان یہ ہے کہ وہ فضا میں ٹھیک سے پہلے جراثیم بناتے ہیں ، اور اس طرح اس پرت کا معیار اتنا اچھا نہیں ہوتا جتنا سی سی ایل کے ساتھ ہوتا ہے4.
وہاں اکثر تہوں کی ضرورت ہوتی ہے جو&# 39 t سبسٹریٹ سے بالکل نہیں تخلیق کی جا سکتی ہے۔ سلکان نائٹرائڈ یا سلیکن آکسینیٹرائڈ کی پرتیں جمع کرنے کے ل one کسی کو گیسوں کا استعمال کرنا پڑتا ہے جس میں تمام ضروری اجزاء ہوتے ہیں۔ گیسیں تھرمل انرجی کے ذریعہ گل جاتی ہیں۔ یہ&# 39 s s کیمیائی بخارات کے مرحلے کے جمع ہونے کا اصول: سی وی ڈی۔ ویفر کی سطح&# 39 نہیں کرتی ہے ، گیسوں کے ساتھ کوئی رد عمل ظاہر نہیں کرتی ہے لیکن نیچے کی پرت کا کام کرتی ہے۔ عمل کے پیرامیٹرز پر منحصر ہے - دباؤ ، درجہ حرارت - سی وی ڈی کا طریقہ مختلف طریقوں میں تقسیم کیا جاسکتا ہے جس کی تہوں کثافت اور کوریج میں مختلف ہوتی ہے۔ اگر افقی سطحوں پر نمو عمودی سطحوں پر اتنی زیادہ ہے تو جمع جمع کے مطابق ہے۔
ہم آہنگی K عمودی اور افقی ترقی کا تناسب ہے ،K = Rv/Rh. اگر جمع مثالی نہیں ہے تو ، موافق 1 سے کم ہے (جیسےRv/Rh= 1/2 → K = 0.5). ایک اعلی ہم آہنگی صرف اعلی عمل کے درجہ حرارت کے ذریعہ حاصل کی جاسکتی ہے۔
تصوراتی پروفائلز
اے پی سی وی ڈی معمول کے دباؤ (وایمنڈلیی پریشر) میں ایک سی وی ڈی طریقہ ہے جو ڈوپڈ اور نہ کھولے ہوئے آکسائڈ کو جمع کرنے کے لئے استعمال ہوتا ہے۔ جمع شدہ آکسائڈ میں کم کثافت ہے اور نسبتا relatively کم درجہ حرارت کی وجہ سے اس کی کوریج معتدل ہے۔ بہتر ٹولز کی وجہ سے ، اے پی سی وی ڈی کو پنرجہرن کیا گیا ہے۔ ہائی وفر تھرا پٹ اس عمل کا ایک بڑا فائدہ ہے۔
جیسا کہ عمل گیسوں silane SiH4(نائٹروجن این کے ساتھ انتہائی معزز2) اور آکسیجن اے2استعمال کیا جاتا ہے۔ گیسیں تقریبا 400 ° C پر تھرمل گل جاتی ہیں اور مطلوبہ فلم کی تشکیل کے لئے ایک دوسرے کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتی ہیں۔
سی ایچ4+ O2→سی او2+ 2H2(T = 430°C, p = 105° پا)
اوزون اے شامل کیا گیا3اس سے بہتر ہم آہنگی پیدا ہوسکتی ہے کیونکہ اس سے جمع ذرات کی نقل و حرکت بہتر ہوتی ہے۔ آکسائڈ غیر محفوظ اور بجلی سے مستحکم ہے اور اعلی درجہ حرارت کے عمل سے اس کی کثافت کی جا سکتی ہے۔
ان کناروں سے بچنے کے ل which جو اضافی تہوں کے جمع ہونے میں مشکلات کا سامنا کرسکتے ہیں ، فاسفورس سلیکیٹ گلاس (پی ایس جی) انٹرلیئرز کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس کے لئے فاسفائن کو ایس ایچ میں شامل کیا گیا ہے4اور اے2، تاکہ جمع آکسائڈ میں 4 سے 8٪ فاسفورس ہو۔ فاسفورس کی ایک بہت زیادہ مقدار بہاؤ کی خصوصیات میں بہت زیادہ اضافہ کا باعث بنتی ہے ، تاہم ، فاسفورک ایسڈ تشکیل پاسکتا ہے جو ایلومینیم (کنڈکٹر راہ) کو کورڈ کرتا ہے۔
چونکہ اینیلنگ سے پہلے والے عمل (جیسے ڈوپنگ) پر اثر پڑتا ہے۔ لمبے لمبے فرنس عملوں میں اینیل لگانے کی بجائے طاقتور ارگون لیمپ (کئی ہنڈریٹ کلو واٹ ، 10s سے کم ، T=1100 ° C) کے ساتھ ہی مختصر مزاج کیا جاتا ہے۔
PSG بوران کے مطابق مطابق بیک وقت شامل کیا جاسکتا ہے (بوران فاسفورس سلیکیٹ گلاس ، بی پی ایس جی ، 4٪ B اور 4٪ P)
افقی APCVD ری ایکٹر کی مثال
ایل پی سی وی ڈی میں ایک خلا استعمال ہوتا ہے۔ سلیکن نائٹرائڈ کی پتلی فلمیں (سی)3N4) ، سلیکن آکسینیٹرائڈ (سی آئ او این) ، سی او2انڈ ٹنگسٹن (W) بنایا جاسکتا ہے۔ ایل پی سی وی ڈی عمل تقریبا 1 کی اعلی ہم آہنگی کو قابل بناتا ہے۔ اس کی وجہ 10 سے 100Pa (وایمنڈلیی دباؤ=100.000Pa) کے کم دباؤ کی وجہ سے ہے جو ذرات کی غیر یکساں حرکت کا باعث بنتا ہے۔ ذرات تصادم کی وجہ سے پھیلتے ہیں اور عمودی سطحوں کے ساتھ ساتھ افقی حصوں کا احاطہ کرتے ہیں۔ ہم آہنگی کی اعلی درجہ حرارت 900 ° C تکمیل ہے۔ اے پی سی وی ڈی کے مقابلے میں کثافت اور استحکام بہت زیادہ ہے۔
سی کے لئے رد عمل3N4، سی آئی او ، سی او2اور ٹنگسٹین مندرجہ ذیل ہیں:
a) سی3N4(850 ° C): 4NH3S 3SiH2سی ایل2→سی3N4. 6HCl + 6H2
b) سیئن (900 ° C): NH3H {0}} سی ایچ2سی ایل2+ N2O→سی3N4+ نیبن پروڈوکیٹ
c) سی او2(700 ° C): سی او4C8H20→سی او2+ نیبن پروڈوکیٹ
d) ولفگرام (400 ° C): WF6+ 3H2→W + 6HF
سی کے لئے استعمال کیا جاتا ہے جو گیسیئر پریشر کے برعکس3N4، سی آئ او اور ٹنگسٹن ، مائع ٹیٹراثیل آرتھوسیلیٹ سی او کے لئے استعمال ہوتا ہے2. اس کے علاوہ دیگر مائع ذرائع بھی ہیں جیسے ڈیٹی بی ایس (ایس ایچ)2C8H20) یا ٹیٹرا میٹھائل سائکلوٹراسیلوکسین (ٹی ایم ٹی سی ایس ، سی)4O4C4H16).
ٹنگسٹن فلم صرف ننگے سلکان پر من گھڑت ہوسکتی ہے۔ لہذا اگر سلکان سبسٹراٹیٹ نہیں ہے تو سیلیین کو شامل کرنا ہوگا۔
ٹی ای او ایس فلموں کے لئے ایل پی سی وی ڈی ری ایکٹر کی مثال
پی ای سی وی ڈی 250 سے 350 ° C تک ہوتا ہے۔ کم درجہ حرارت کی وجہ سے عمل گیسیں تھرمل نہیں کی جاسکتی ہیں۔ اعلی تعدد وولٹیج کے ساتھ ، گیس پلازما حالت میں تبدیل ہوجاتی ہے۔ پلازما توانائی سے بھر پور ہے اور سطح پر نمٹ جاتا ہے۔ چونکہ میٹلائزیشن ، جیسے ایلومینیم ، اعلی درجہ حرارت میں نہیں آسکتی ہے ، پی ای سی وی ڈی کو سی او کے لئے استعمال کیا جاتا ہے2اور سی3N4دھات کی تہوں کے اوپر جمع اس کے بجائے SiH2Cl2silane استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ یہ کم درجہ حرارت پر گل جاتا ہے۔ موافقت اتنی اچھی نہیں ہے جتنی ایل پی سی وی ڈی (0.6 سے 0.8) میں ، تاہم ، جمع کرنے کی شرح کہیں زیادہ ہے (0.5 مائکرو فی منٹ)۔
ایک PECVD ری ایکٹر کی مثال
پتلی فلموں کی تیاری کے لئے ایٹم پرت کی جمع (ALD) ایک ترمیم شدہ CVD عمل ہے۔ اس عمل میں متعدد گیسیں استعمال ہوتی ہیں جن کو پروسیسر چیمبر میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ ہر گیس اس طرح ردtsعمل کرتی ہے کہ موجودہ سطح سیر ہوجاتی ہے ، اور اسی وجہ سے یہ رد عمل رک جاتا ہے۔ متبادل گیس اسی سطح پر اس سطح پر رد عمل ظاہر کرنے کے قابل ہے۔ ان گیسوں کے رد عمل کے درمیان چیمبر کو نائٹروجن یا آرگون کی طرح غیر گیس سے پاک کیا جاتا ہے۔ ALD کا ایک آسان عمل اس طرح نظر آتا ہے:
پہلی گیس کے ساتھ سطح پر خود محدود رد عمل
ایک غیر فعال گیس سے صاف کرنا
دوسری گیس کے ساتھ سطح پر خود محدود رد عمل
ایک غیر فعال گیس سے صاف کرنا
ALD عمل کے ل A ایک خاص مثال ایلومینیم آکسائڈ کی جمع ہے ، اس کا احساس ٹرائمیٹیالومینیم (ٹی ایم اے ، سی) سے کیا جاسکتا ہے۔3H9ال) اور پانی (H)2O).
پہلا قدم ہائیڈروجن ایٹموں کا خاتمہ ہے جو ویفر سطح پر آکسیجن کے پابند ہیں۔ میتھیل گروپس (CH)3) کا ٹی ایم اے میتھین (CH) تشکیل دینے کے لئے ہائیڈروجن کے ساتھ رد عمل کا اظہار کرسکتا ہے4). باقی انو غیر مطمئن آکسیجن کے ساتھ جڑ جاتے ہیں۔
اگر یہ جوہری سیر ہوجائیں تو ، ٹی ایم اے کے مزید انو سطحوں پر کوئی رد عمل ظاہر نہیں کرسکتے ہیں۔
چیمبر کو صاف کیا جاتا ہے اور اس کے بعد پانی کی بھاپ کو چیمبر میں لے جاتا ہے۔ H کا کبھی بھی ایک ہائیڈروجن ایٹم2اے مالیکیول اب میتھین کی تشکیل کے ل surface سابقہ ذخیرہ شدہ سطح کے جوہریوں کے ساتھ رد عمل کا اظہار کرسکتے ہیں ، جبکہ ہائیڈروکسیل آئن ایلومینیم کے جوہری کا پابند ہیں۔
لہذا ، سطح پر نئے ہائیڈروجن ایٹم موجود ہیں جو ابتدا کی طرح ٹی ایم اے کے ساتھ بعد کے مرحلے میں بھی رد عمل کا اظہار کر سکتے ہیں۔
جوہری پرت جمع کرنے سے دیگر جمع کرنے کی تکنیکوں کے مقابلے میں نمایاں فوائد ملتے ہیں ، اور اس وجہ سے یہ&# 39 thin پتلی فلموں کی تیاری کے لئے ایک بہت اہم عمل ہے۔ ALD کے ساتھ بھی 3 جہتی ڈھانچے کو بہت یکساں جمع کیا جاسکتا ہے۔ موصلاتی فلموں کے ساتھ ساتھ ترسیل والی فلمیں بھی ممکن ہیں ، جو مختلف سبسٹریٹس (سیمی کنڈکٹر ، پولیمر ، ...) پر تخلیق کی جاسکتی ہیں۔ فلم کی موٹائی کو سائیکلوں کی تعداد کے ذریعہ انتہائی عین مطابق کنٹرول کیا جاسکتا ہے۔ چونکہ رد عمل دار گیسیں بیک وقت چیمبر میں نہیں لی جاتی ہیں ، لہذا وہ اصل جمع ہونے سے پہلے ہی جراثیم تشکیل نہیں دے سکتی ہیں۔ اس طرح فلموں کا معیار بہت بلند ہے۔
