化学気相成長法（CVD）は、化学反応によって基板上に薄膜を堆積させる多用途の技術である。
このプロセスにはいくつかの段階がある：
- 反応ガス種の表面への輸送
- 吸着
- 異種表面触媒反応
- 表面拡散
- 膜の核生成と成長
- ガス状反応生成物の脱離
CVDは、圧力、加熱方法、プラズマやレーザーの使用など、さまざまなパラメータに基づいてさまざまなタイプに分類することができる。
これらの種類を理解することは、材料科学や半導体製造の特定の用途に適切なCVD法を選択する上で極めて重要である。
知っておくべき化学気相成長プロセスの5つの主要タイプ
1.圧力による分類
大気圧CVD (APCVD)
- 大気圧で動作。
- 蒸着速度が速く、膜の均一性が高い。
- 保護パッシベーション層の成膜に用いられる。
- 高速の気流が必要で、ダストが蓄積するため頻繁にクリーニングが必要。
低圧CVD (LPCVD)
- 大気圧以下（通常133 Pa以下）で動作。
- APCVDに比べて均一性が向上し、パーティクルの発生が減少する。
- 半導体製造の高品質成膜によく使用される。
超高真空CVD (UHVCVD)
- 通常10-6 Pa以下の超低圧で動作。
- コンタミネーションを最小限に抑え、高純度の膜が得られる。
- 先端材料の研究開発に適している。
2.加熱方式による分類
ホットウォールCVD
- 炉の温度上昇により成長領域を直接加熱する。
- 比較的成熟したプロセスで、準備コストが低い。
- 材料成長の信頼性が高く、多くの研究所で採用されている。
コールドウォールCVD
- 定電流源を通して導電性基板に電力と熱を供給する。
- チャンバー壁は熱放射によりわずかに加熱されるだけである。
- 冷却速度の制御が可能で、特定の材料特性に有効。
3.プラズマとレーザーの使用法に基づく分類
プラズマエンハンストCVD (PECVD)
- 化学反応を促進するためにプラズマを使用。
- 従来のCVDに比べて低温での成膜が可能。
- 高品質のパッシベーション層や高密度マスクの形成に広く用いられる。
レーザー誘起CVD (LCVD)
- 化学反応を誘発するためにレーザーを使用。
- 成膜領域と深さを正確に制御できる。
- 微細加工やパターニング用途に適している。
4.その他の特定方法
原子層CVD
- 様々な材料の原子層を連続的に形成できる。
- 膜厚と組成の優れた制御が可能。
ホットフィラメントCVD
- 高温のヒーター（フィラメント）を使用して原料ガスを分解する。
- 装置のセットアップを簡素化し、コストを削減できる。
有機金属CVD (MOCVD)
- 有機金属化合物を前駆体として使用する。
- 化合物半導体の成長に広く用いられる。
ハイブリッド物理化学気相成長法
- ガス状前駆体の化学分解と固体成分の蒸発を組み合わせる。
- 材料堆積と特性に柔軟性がある。
高速熱CVD
- 白熱ランプまたはその他の急速加熱法を使用。
- ガスやリアクターの壁を加熱することなく、基板を急速に加熱できる。
- 望ましくない気相反応を低減。
これらの異なるタイプのCVDプロセスを理解することは、特定の用途に最も適した方法を選択するために不可欠である。
それぞれのタイプには独自の利点と制限があり、異なる材料、膜特性、製造要件に適しています。
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