화학 기상 증착(CVD) 분류, 특성 및 응용 분야

2024-03-26

화학 기상 증착(CVD)은 기체 혼합물이 특정 온도에서 서로 또는 기판 표면과 상호 작용하여 기판 표면에 금속 또는 화합물의 박막 코팅을 형성하여 재료의 표면을 마모, 산화 및 내식성 요구 사항과 특정 전기, 광학, 마찰 및 기타 특수 특성을 충족하도록 수정할 수 있는 기술입니다. 기술.

CVD 기술의 원리

CVD 기술은 일반적으로 반응물이 기체 상태이고 생성물 중 하나가 고체 상태인 화학 반응을 기반으로 하므로 화학 반응 시스템은 다음 세 가지 조건을 충족해야 합니다.

증착 온도에서 반응물은 충분히 높은 증기압을 가져야 합니다. 반응물이 실온에서 모두 기체인 경우 증착 장치는 비교적 간단하지만, 반응물이 실온에서 증발이 거의 없는 경우 증발을 위해 가열해야 하며 경우에 따라 운반 가스를 통해 반응 챔버로 가져와야 합니다.
반응 생성물은 고체여야 하는 필수 침전물을 제외하고는 기체여야 합니다.
증착된 필름의 증기압은 증착 반응 중에 증착된 필름이 특정 증착 온도로 기판에 단단히 부착될 수 있도록 충분히 낮아야 합니다. 증착 온도에서 기판 재료의 증기 압력도 충분히 낮아야 합니다.

CVD 기술의 분류

온도별 분류

저온 CVD(LTCVD): 증착 온도는 일반적으로 400°C 미만이며 온도에 민감한 기판에 적합합니다.
중온 CVD(MTCVD): 증착 온도 400°C~700°C.
고온 CVD(HTCVD): 증착 온도는 일반적으로 700°C 이상으로, 고온 안정성이 필요한 재료에 적합합니다.

압력별 분류

대기압 CVD(APCVD): 대기압에서 수행되는 CVD 공정으로, 장비가 간단하지만 입자 오염이 발생하기 쉽습니다.
저압 CVD(LPCVD): 저압 환경에서 수행되며 입자 오염을 줄이고 필름 균일성을 개선합니다.
초고진공 CVD(UHVCVD): 초고진공 조건에서 수행되는 UHVCVD는 고순도 및 고품질 필름을 제조하는 데 적합합니다.

에너지 입력 방식별 분류

열 증착법(Thermal CVD): 고온 가열을 통해 반응성 가스를 분해하거나 반응시켜 박막을 형성하는 방식입니다.
플라즈마 강화 CVD(PECVD)플라즈마를 활용하여 반응 온도를 낮추고 증착 속도와 필름 품질을 개선합니다.
광기상증착(PACVD): 빛 에너지(보통 자외선)를 사용하여 화학 반응을 촉진하는 것으로, 일반적으로 유기 물질의 증착에 사용됩니다.
레이저 CVD(LCVD): 레이저 빔을 사용하여 화학 반응을 시작하거나 촉진하여 국소적인 미세 증착을 가능하게 하는 기술입니다.

프로세스 특성별 분류

금속-유기 화합물을 반응 기체로 사용하여 반도체 및 광전자 소자 제조에 널리 사용되는 금속-유기 CVD(MOCVD): 금속-유기 화합물을 반응 기체로 사용하여 반도체 및 광전자 소자 제조에 널리 사용됩니다.
증기상 CVD(VPCVD): 기체 화합물을 반응물로 사용합니다.
액상 CVD(LPCVD): 액체 화합물을 반응물로 사용하며, 일반적으로 먼저 기화시켜야 합니다.

CVD의 응용 분야

CVD 기술은 다양한 재료와 필름을 준비할 때 유연성과 효율성으로 인해 여러 분야에서 핵심적인 역할을 합니다.

박막 증착: CVD는 다음과 같은 다양한 박막을 증착하는 데 사용됩니다.비정질 실리콘다결정 실리콘,질화규소(Si3N4), ,이산화규소(SiO2)등
LED 및 레이저: CVD는 질화갈륨(GaN), 질화갈륨 비소(GaAs) 등 III-V 반도체 재료를 LED 및 레이저에서 제조하는 데 사용됩니다.
광전지: CVD는 다음과 같은 태양전지 제조 시 박막 증착에 사용됩니다.실리콘 필름및 산화아연(ZnO) 등을 사용하여 태양광 변환 효율을 개선합니다.
내마모성 코팅: CVD는 다이아몬드 및 입방정 질화 붕소(c-BN)와 같은 초경질 코팅을 증착하여 공구, 금형 및 기계 부품의 내마모성과 서비스 수명을 향상시키는 데 사용됩니다.
부식 방지 코팅: CVD를 사용하면 다음과 같은 부식 방지 코팅을 증착할 수 있습니다.질화 티타늄(TiN)및 금속 표면을 부식으로부터 보호하기 위한 티타늄 카바이드(TiC)를 사용합니다.
반사 방지 코팅: CVD는 광학 요소 표면의 반사를 줄이고 광학 성능을 개선하기 위해 반사 방지 코팅을 준비하는 데 사용됩니다.
필터 및 도파관: 광통신에서 CVD는 신호 전송 효율을 개선하기 위해 필터 및 광도파관과 같은 장치를 제조하는 데 사용됩니다.
생체 적합성 코팅: CVD 기술은 의료 기기 및 임플란트 표면에 질화 티타늄, 산화 지르코늄(ZrO2) 등의 생체 적합성 코팅을 증착하여 생체 적합성과 내구성을 개선하는 데 사용됩니다.
마이크로 전자 기계 시스템(MEMS): CVD는 폴리실리콘, 질화규소 등 MEMS 디바이스의 구조 재료와 기능성 필름을 제작하는 데 사용됩니다.