Pengendapan uap kimia

Pengendapan uap kimia (bahasa Inggris: chemical vapor deposition, CVD) adalah proses kimia untuk memberi lapisan tipis pada permukaan wafer yang digunakan dalam pembuatan microsystem. Dalam proses ini, komponen gas bereaksi di permukaan wafer dan membentuk lapisan tipis. CVD merupakan metode pengendapan vakum yang digunakan untuk menghasilkan bahan padat berkualitas dan berkinerja tinggi. Proses ini sering digunakan dalam industri semikonduktor untuk menghasilkan film tipis.^[1]

DC plasma (violet) meningkatkan pertumbuhan tabung nano karbon dalam PECVD skala laboratorium (pengendpana uap kimia ditingkatkan plasma) aparatus

Pada CVD, wafer (substrat) akan terpapar pada satu atau lebih prekursor yang mudah menguap, yang bereaksi dan/atau terurai pada permukaan substrat untuk menghasilkan endapan yang diinginkan. Seringkali, produk sampingan yang mudah menguap juga diproduksi, yang kemudian dihilangkan oleh aliran gas melalui ruang reaksi.

Proses mikrofabrikasi banyak menggunakan CVD untuk menyimpan material dalam berbagai bentuk, antara lain: monokristalin, polikristalin, amorf, dan epitaksi. Material-material tersebut seperti: silikon (dioksida, karbida, nitrida, oksinitrida), karbon (serat, serat nano, tabung nano, intan, dan graphene), fluorokarbon, filamen, tungsten, titanium nitrida, dan berbagai dielektrik κ tinggi.

Istilah pengendapan uap kimia ditemukan pada tahun 1960 oleh John M. Blocher, Jr. dengan tujuan membedakannya dari pengendapan uap fisik (PVD).

Energi yang digunakan untuk pemecahan dan eksitasi molekul antara lain:

• Panas: Thermal CVD
• Plasma: Plasma Enhanced CVD (PECVD)
• Radiasi: Radiation Enhanced CVD

Jenis

CVD termal dinding panas (tipe operasi batch)

CVD dengan bantuan plasma

CVD digunakan dalam berbagai cara. Proses ini umumnya berbeda dalam cara di mana reaksi kimia dimulai.

• Dikelompokkan berdasarkan kondisi pengoperasian:
  • CVD tekanan atmosfer (APCVD) – CVD pada tekanan atmosfer.
  • CVD Tekanan Rendah (LPCVD) – CVD pada tekanan sub-atmosfer.^[2] Pengurangan tekanan cenderung mengurangi reaksi fase gas yang tidak diinginkan dan meningkatkan keseragaman film di seluruh wafer.
  • Ultrahigh vacuum CVD (UHVCVD) – CVD pada tekanan sangat rendah, biasanya di bawah 10⁻⁶ Pa (≈ 10⁻⁸ torr).
  • CVD sub-atmosfer (SACVD) – CVD pada tekanan sub-atmosfer. Menggunakan tetraetil ortosilikat (TEOS) dan ozon untuk mengisi struktur Si rasio aspek tinggi dengan silikon dioksida (SiO₂).^[3]

Penggunaan

CVD umumnya digunakan untuk menyimpan film konformal dan menambah permukaan substrat dengan cara yang tidak mampu dilakukan oleh teknik modifikasi permukaan yang lebih tradisional. CVD sangat berguna dalam proses deposisi lapisan atom pada pengendapan lapisan material yang sangat tipis. Gallium arsenide digunakan di beberapa sirkuit terintegrasi (IC) dan perangkat fotovoltaik. Polisilikon amorf digunakan dalam perangkat fotovoltaik. Penggunaan CVD dengan karbida dan nitrida memberikan ketahanan aus.^[4] Polymerization by CVD, perhaps the most versatile of all applications, allows for super-thin coatings which possess some very desirable qualities, such as lubricity, hydrophobicity and weather-resistance to name a few.^[5] Polimerisasi oleh CVD, mungkin yang paling banyak digunakan, proses ini memungkinkan pelapisan super tipis yang memiliki beberapa kualitas yang sangat diinginkan, seperti pelumasan, hidrofobik, dan tahan cuaca.^[6] CVD kerangka logam-organik (MOFs), jenis material nanopori kristal.^[7] Baru-baru ini peningkatan pada proses ruang bersih terintegrasi untuk substrat dengan permukaan besar.^[8] Teknik CVD juga menguntungkan untuk pelapisan membran, seperti pada desalinasi atau pengolahan air, karena pelapisan ini cukup seragam (konformal) dan tipis sehingga tidak menyumbat pori-pori membran.^[9]