บทนำเกี่ยวกับเทคโนโลยีการสร้างฟิล์มบางด้วยกระบวนการตกตะกอนไอสารเคมี (CVD)

การตกตะกอนด้วยไอสารเคมี (Chemical Vapor Deposition หรือ CVD) เป็นเทคโนโลยีการตกตะกอนฟิล์มบางที่สำคัญ ซึ่งมักใช้ในการเตรียมฟิล์มและวัสดุชั้นบางที่มีคุณสมบัติหลากหลาย และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และสาขาอื่นๆ

1. หลักการทำงานของ CVD

ในกระบวนการ CVD นั้น สารตั้งต้นที่เป็นก๊าซ (สารประกอบตั้งต้นที่เป็นก๊าซหนึ่งชนิดหรือมากกว่า) จะถูกนำมาสัมผัสกับพื้นผิวของวัสดุรองรับ และให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด เพื่อทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีและตกตะกอนบนพื้นผิวของวัสดุรองรับ เพื่อสร้างฟิล์มหรือชั้นเคลือบที่ต้องการ ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาเคมีนี้เป็นของแข็ง ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นสารประกอบของวัสดุที่ต้องการ หากเราต้องการติดซิลิคอนลงบนพื้นผิว เราสามารถใช้ไตรคลอโรซิเลน (SiHCl3) เป็นก๊าซตั้งต้นได้: SiHCl3 → Si + Cl2 + HCl ซิลิคอนจะยึดติดกับพื้นผิวที่สัมผัส (ทั้งภายในและภายนอก) ในขณะที่ก๊าซคลอรีนและกรดไฮโดรคลอริกจะถูกปล่อยออกจากห้อง

2. การจำแนกประเภทโรคหัวใจและหลอดเลือด

การตกตะกอนด้วยไอระเหยแบบใช้ความร้อน (Thermal CVD): โดยการให้ความร้อนแก่ก๊าซตั้งต้นเพื่อสลายตัวและตกตะกอนลงบนพื้นผิวของวัสดุรองรับ การตกตะกอนด้วยไอระเหยแบบเสริมด้วยพลาสมา (Plasma Enhanced CVD หรือ PECVD): การเพิ่มพลาสมาเข้าไปในการตกตะกอนด้วยไอระเหยแบบใช้ความร้อนเพื่อเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาและควบคุมกระบวนการตกตะกอน การตกตะกอนด้วยไอระเหยแบบโลหะอินทรีย์ (Metal Organic CVD หรือ MOCVD): การใช้สารประกอบโลหะอินทรีย์เป็นก๊าซตั้งต้น ทำให้สามารถเตรียมฟิล์มบางของโลหะและสารกึ่งตัวนำได้ และมักใช้ในการผลิตอุปกรณ์ต่างๆ เช่น LED

3. การสมัคร

(1) การผลิตเซมิคอนดักเตอร์

ฟิล์มซิลิไซด์: ใช้ในการเตรียมชั้นฉนวน ชั้นรองรับ ชั้นแยกส่วน ฯลฯ ฟิล์มไนไตรด์: ใช้ในการเตรียมซิลิคอนไนไตรด์ อะลูมิเนียมไนไตรด์ ฯลฯ ใช้ใน LED อุปกรณ์ไฟฟ้า ฯลฯ ฟิล์มโลหะ: ใช้ในการเตรียมชั้นนำไฟฟ้า ชั้นเคลือบโลหะ ฯลฯ

(2) เทคโนโลยีการแสดงผล

ฟิล์ม ITO: ฟิล์มออกไซด์นำไฟฟ้าโปร่งใส นิยมใช้ในจอแสดงผลแบบแบนและหน้าจอสัมผัส ฟิล์มทองแดง: ใช้ในการเตรียมชั้นบรรจุภัณฑ์ เส้นนำไฟฟ้า ฯลฯ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์แสดงผล

(3) สาขาอื่นๆ

สารเคลือบทางแสง: รวมถึงสารเคลือบป้องกันแสงสะท้อน ตัวกรองแสง ฯลฯ สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อน: ใช้ในชิ้นส่วนยานยนต์ อุปกรณ์การบินและอวกาศ ฯลฯ

4. ลักษณะเฉพาะของกระบวนการ CVD

ใช้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงเพื่อเร่งปฏิกิริยา โดยปกติจะดำเนินการในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ ต้องกำจัดสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวของชิ้นส่วนออกก่อนการพ่นสี กระบวนการนี้อาจมีข้อจำกัดเกี่ยวกับวัสดุที่สามารถเคลือบได้ เช่น ข้อจำกัดด้านอุณหภูมิหรือข้อจำกัดด้านปฏิกิริยา การเคลือบ CVD จะครอบคลุมทุกพื้นที่ของชิ้นส่วน รวมถึงเกลียว รูตัน และพื้นผิวภายใน อาจจำกัดความสามารถในการปิดบังพื้นที่เป้าหมายเฉพาะ ความหนาของฟิล์มถูกจำกัดโดยกระบวนการและเงื่อนไขของวัสดุ การยึดเกาะที่เหนือกว่า