การตกตะกอนด้วยไอสารเคมี (Chemical Vapor Deposition: CVD) ตามชื่อที่บ่งบอก คือเทคนิคที่ใช้สารตั้งต้นที่เป็นก๊าซในการสร้างฟิล์มของแข็งโดยอาศัยปฏิกิริยาเคมีระดับอะตอมและระหว่างโมเลกุล แตกต่างจาก PVD ตรงที่กระบวนการ CVD ส่วนใหญ่จะดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่มีความดันสูงกว่า (สุญญากาศต่ำกว่า) โดยใช้ความดันที่สูงขึ้นเพื่อเพิ่มอัตราการตกตะกอนของฟิล์มเป็นหลัก การตกตะกอนด้วยไอสารเคมีสามารถแบ่งออกเป็น CVD ทั่วไป (หรือที่เรียกว่า CVD แบบใช้ความร้อน) และการตกตะกอนด้วยไอสารเคมีแบบเสริมด้วยพลาสมา (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) ตามว่าพลาสมามีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการตกตะกอนหรือไม่ ส่วนนี้จะเน้นที่เทคโนโลยี PECVD รวมถึงกระบวนการ PECVD อุปกรณ์ PECVD ที่ใช้กันทั่วไป และหลักการทำงาน
การตกตะกอนด้วยไอสารเคมีแบบเสริมด้วยพลาสมา (Plasma-enhanced chemical vapor deposition) เป็นเทคนิคการตกตะกอนด้วยไอสารเคมีแบบฟิล์มบางที่ใช้พลาสมาจากการปล่อยประจุเรืองแสงเพื่อส่งผลต่อกระบวนการตกตะกอนในขณะที่กระบวนการตกตะกอนด้วยไอสารเคมีที่ความดันต่ำกำลังเกิดขึ้น ในแง่นี้ เทคโนโลยี CVD แบบดั้งเดิมอาศัยอุณหภูมิพื้นผิวที่สูงกว่าเพื่อทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารในสถานะแก๊สและการตกตะกอนของฟิล์มบาง ดังนั้นจึงอาจเรียกได้ว่าเป็นเทคโนโลยี CVD แบบใช้ความร้อน
ในอุปกรณ์ PECVD ความดันของก๊าซทำงานอยู่ที่ประมาณ 5~500 Pa และความหนาแน่นของอิเล็กตรอนและไอออนสามารถสูงถึง 109~1012/cm3 ในขณะที่พลังงานเฉลี่ยของอิเล็กตรอนสามารถสูงถึง 1~10 eV สิ่งที่ทำให้วิธีการ PECVD แตกต่างจากวิธีการ CVD อื่นๆ คือ พลาสมามีอิเล็กตรอนพลังงานสูงจำนวนมาก ซึ่งสามารถให้พลังงานกระตุ้นที่จำเป็นสำหรับกระบวนการการตกตะกอนไอสารเคมี การชนกันของอิเล็กตรอนและโมเลกุลในเฟสแก๊สสามารถส่งเสริมกระบวนการสลายตัว การสังเคราะห์ทางเคมี การกระตุ้น และการแตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุลแก๊ส ทำให้เกิดกลุ่มเคมีที่มีปฏิกิริยาสูง ซึ่งช่วยลดช่วงอุณหภูมิของการตกตะกอนฟิล์มบาง CVD ได้อย่างมาก ทำให้สามารถทำกระบวนการ CVD ซึ่งเดิมต้องทำที่อุณหภูมิสูง ได้ที่อุณหภูมิต่ำ ข้อดีของการเคลือบฟิล์มบางที่อุณหภูมิต่ำคือ สามารถหลีกเลี่ยงการแพร่กระจายและปฏิกิริยาเคมีที่ไม่จำเป็นระหว่างฟิล์มกับพื้นผิว การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการเสื่อมสภาพของฟิล์มหรือวัสดุพื้นผิว และความเครียดทางความร้อนขนาดใหญ่ในฟิล์มและพื้นผิวได้
–บทความนี้เผยแพร่โดยผู้ผลิตเครื่องเคลือบสุญญากาศกว่างตงเจิ้นหัว
วันที่เผยแพร่: 18 เมษายน 2567