PVD vs CVD

Per discutere le differenze tra i processi di deposizione chimica e fisica del vapore, dobbiamo descriverli.

Chemical Vapor Deposition (CVD) - Un precursore viene introdotto in una camera di reazione ed è controllato da regolatori di flusso e valvole di controllo bilanciati. Le molecole del precursore passano dal substrato, vengono disegnate nello strato limite e depositate sulla superficie del substrato.

Physical Vapor Deposition (PVD) consiste di diversi metodi, come evaporazione, sputtering e epitassia a fascio molecolare (MBE).

Evaporazione: il materiale viene riscaldato in una fase gassosa, dove viene quindi diffuso attraverso il vuoto al substrato.

Sputtering: il plasma viene generato per primo; questo plasma contiene ioni di argon ed elettroni. Successivamente, gli atomi del bersaglio vengono espulsi dopo essere stati colpiti da ioni di argon. Gli atomi del bersaglio percorrono quindi il plasma e formano uno strato sul substrato.

Epitassia del raggio molecolare: il substrato viene pulito e caricato in una camera che viene evacuata e riscaldata per eliminare gli agenti contaminanti superficiali e per irruvidire la superficie del substrato. I fasci molecolari emettono una piccola quantità di materiale sorgente attraverso un otturatore, che quindi si raccoglie sul substrato.

Vantaggi e svantaggi  

A seconda dell'applicazione, esistono validi argomenti per l'uso di entrambi i processi (PVD o CVD). Una ragione per utilizzare un processo di deposizione fisica in fase vapore (come lo sputtering) invece della deposizione chimica in fase vapore è il requisito di temperatura. I processi CVD funzionano a temperature molto più elevate rispetto ai processi PVD, solitamente tra 300 ° C e 900 ° C. Questo calore viene fornito da un forno, una bobina RF o un laser, ma riscalda sempre il substrato. I substrati che non possono tollerare questa temperatura devono invece avere film sottili depositati dalla forma fisica di deposizione da vapore. Il vantaggio della temperatura del substrato in alcuni processi CVD è che c'è meno deposizione di rifiuti, specialmente nei reattori a parete fredda, perché solo le superfici riscaldate sono rivestite. Con l'uso di un sistema di riscaldamento laser, il processo di deposizione chimica del vapore diventa selettivo al percorso del laser; questo è un netto vantaggio rispetto ai metodi fisici di deposizione del vapore come lo sputtering. L'epitassia del raggio molecolare (processo PVD) ha un netto vantaggio del controllo del livello atomico della composizione chimica, dello spessore del film e della nitidezza della transizione. Questo processo è relativamente più costoso, ma vale il costo aggiuntivo per le applicazioni che richiedono maggiore precisione. Sputtering (processo PVD) non richiede l'uso di materiali precursori specializzati come quelli usati nella CVD. Sputtering ha una gamma più ampia di materiali prontamente disponibili per la deposizione. Un altro vantaggio della deposizione fisica da vapore rispetto alla deposizione chimica da vapore è il problema di sicurezza dei materiali utilizzati per la deposizione chimica da fase vapore. È noto che alcuni precursori e alcuni sottoprodotti sono tossici, piroforici o corrosivi. Ciò può causare problemi con la gestione e lo stoccaggio del materiale. Esistono applicazioni che potrebbero utilizzare con successo il metodo di deposizione. Tuttavia, un ingegnere esperto potrebbe facilmente raccomandare la deposizione chimica o fisica di vapore per un lavoro basato su criteri quali costo, spessore del film, disponibilità del materiale sorgente e controllo della composizione.