الترسيب الكيميائي للبخار

النمو الفوقي، المعروف أيضًا باسم التراكب، هو أحد أهم العمليات في تصنيع مواد وأجهزة أشباه الموصلات. يحدث ما يسمى بالنمو الفوقي في ظل ظروف معينة في ركيزة بلورة واحدة على طبقة من عملية إنتاج فيلم واحد. يُطلق على نمو الفيلم أحادي البلورة اسم "الطبقة الفوقية". ظهرت تقنية التراكب الفوقي في أوائل ستينيات القرن الماضي في أبحاث الأغشية الرقيقة أحادية البلورة السيليكونية، واستنادًا إلى ظهور التطور الذي حدث منذ ما يقرب من نصف قرن، تمكن الباحثون من تحقيق مجموعة متنوعة من أفلام أشباه الموصلات في ظل ظروف معينة من النمو الفوقي. لقد حلت تقنية التراكب الفوقي العديد من المشكلات في مكونات أشباه الموصلات المنفصلة والدوائر المتكاملة، مما أدى إلى تحسين أداء الجهاز بشكل كبير. يمكن للفيلم الفوقي التحكم بدقة أكبر في سمكه وخصائص التشويب، مما أدى إلى التطور السريع للدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات، إلى مرحلة أكثر اكتمالًا. بلورة السيليكون المفردة، عن طريق التقطيع والطحن والتلميع وغيرها من تقنيات المعالجة، للحصول على صفيحة مصقولة، يُمكن تصنيع مكونات منفصلة ودوائر متكاملة عليها. ولكن في كثير من الأحيان، تُستخدم هذه الصفيحة المصقولة فقط كدعامة ميكانيكية للركيزة، حيث يلزم أولاً تكوين طبقة من غشاء بلوري مفرد ذي موصلية ومقاومة مناسبين، ثم إنتاج مكونات منفصلة أو دوائر متكاملة في غشاء بلوري مفرد. تُستخدم هذه الطريقة، على سبيل المثال، في إنتاج ترانزستورات السيليكون عالية التردد وعالية القدرة، مما يُحل التعارض بين جهد الانهيار ومقاومة التوصيل التسلسلي. يتطلب مُجمّع الترانزستور جهد انهيار عاليًا، والذي يُحدد بمقاومية الوصلة p-n لرقاقة السيليكون. ولتلبية هذا المطلب، يلزم استخدام مواد عالية المقاومة. الناس في المواد منخفضة المقاومة من النوع n المشوبة بشكل كبير على طبقة من النوع n عالية المقاومة مشوبة بشكل خفيف بسمك عدة إلى عشرات الميكرونات، إنتاج الترانزستور في الطبقة المتراكبة، والذي يحل الجهد العالي للانهيار المطلوب بواسطة المقاومة العالية ومقاومة سلسلة المجمع المنخفضة المطلوبة بواسطة مقاومة الركيزة المنخفضة للتناقض بين.

النمو الطلائي في الطور الغازي هو أقدم تطبيق في مجال أشباه الموصلات لتكنولوجيا النمو الطلائي الأكثر نضجًا، والتي تلعب دورًا مهمًا في تطوير علم أشباه الموصلات، وتساهم بشكل كبير في جودة مواد وأجهزة أشباه الموصلات وتحسين أدائها. في الوقت الحاضر، يعد تحضير فيلم الطلائي أحادي البلورة شبه الموصلة أهم طريقة للترسيب الكيميائي للبخار. ما يسمى بالترسيب الكيميائي للبخار، أي استخدام المواد الغازية على السطح الصلب للتفاعل الكيميائي، وعملية توليد رواسب صلبة. يمكن لتقنية الترسيب الكيميائي للبخار أن تنمو أفلامًا أحادية البلورة عالية الجودة، للحصول على نوع المنشط المطلوب وسمك الطلائي، مما يسهل تحقيق الإنتاج الضخم، وبالتالي تم استخدامه على نطاق واسع في الصناعة. في الصناعة، غالبًا ما تحتوي الرقاقة الطلائية المحضرة بواسطة الترسيب الكيميائي للبخار على طبقة واحدة أو أكثر مدفونة، والتي يمكن استخدامها للتحكم في بنية الجهاز وتوزيع المنشط عن طريق الانتشار أو زرع الأيونات؛ تختلف الخصائص الفيزيائية لطبقة الترسيب الكيميائي البخاري عن خصائص المادة السائبة، كما أن محتوى الأكسجين والكربون فيها منخفض جدًا بشكل عام، وهذه ميزة لها. ومع ذلك، يسهل تشكيل التشويب الذاتي في طبقة الترسيب الكيميائي البخاري، لذا في التطبيقات العملية، يلزم اتخاذ تدابير معينة لتقليل التشويب الذاتي في الطبقة. لا تزال تقنية الترسيب الكيميائي البخاري في مرحلة تجريبية، وتحتاج إلى مزيد من البحث المتعمق لمواصلة تطويرها.

آلية نمو الترسيب الكيميائي للبخار معقدة للغاية، إذ تتضمن عادةً مجموعة متنوعة من المكونات والمواد في التفاعل الكيميائي، ويمكن أن تُنتج عددًا من المنتجات الوسيطة، وهناك العديد من المتغيرات المستقلة، مثل درجة الحرارة والضغط ومعدل تدفق الغاز، وما إلى ذلك. وتخضع عملية الترسيب الكيميائي للبخار للعديد من الخطوات المتتالية، التي تتوسع وتتكامل مع بعضها البعض. ولتحليل عملية وآلية نمو الترسيب الكيميائي للبخار، يجب أولاً توضيح قابلية ذوبان المواد المتفاعلة في الطور الغازي، والضغط الجزئي المتوازن للغازات المختلفة، وتوضيح العمليات الحركية والديناميكية الحرارية؛ ثم فهم انتقال كتلة الغازات المتفاعلة من الطور الغازي إلى سطح الركيزة، وتكوين الطبقة الحدودية لتدفق الغاز وسطح الركيزة، ونمو النواة، بالإضافة إلى تفاعل السطح، والانتشار والهجرة، وبالتالي توليد الفيلم المطلوب في النهاية. في عملية نمو الترسيب الكيميائي للبخار، يلعب تطور المفاعل وتقدمه دورًا حاسمًا، إذ يُحدد إلى حد كبير جودة الطبقة الفوقية. يؤثر شكل سطح الطبقة الفوقية، وعيوب الشبكة، وتوزيع الشوائب والتحكم فيها، وسمك الطبقة الفوقية وتجانسها بشكل مباشر على أداء الجهاز وإنتاجيته.

-تم نشر هذه المقالة بواسطةمُصنِّع آلات طلاء الفراغقوانغدونغ تشنهوا