धडा 11.9लेप देणेप्रकरण 11 · कोटिंग आणि पृष्ठभाग फिनिशिंग

CVD कोटिंग

वायू गरम पृष्ठभागावर अभिक्रिया करून फिल्म तयार करतात

CVD (केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन) गरम पृष्ठभागावर अभिक्रिया करणाऱ्या वायूंपासून घन फिल्म वाढवते. ते संगणक चिप्समधील अतिपातळ थर आणि अनेक कार्बाइड कटिंग इन्सर्टवरील मजबूत कोटिंग बनवते. PVD च्या उलट, वायू छिद्रांत आणि कोपऱ्यांभोवतीही पोहोचतो, त्यामुळे प्रत्येक पृष्ठभागाला एकसमान कोटिंग मिळते.

फोटो: NASA/GRC, Public domain, स्रोत: Wikimedia Commons

CVD कोटिंग · ट्यूब रिअॅक्टर, पृष्ठभागावरील अभिक्रियेच्या जवळच्या दृश्यासहवर्तुळातील क्रमांक खालील पायऱ्यांशी जुळतात; खालचा चौकोन पृष्ठभागावरील रसायनशास्त्र मोठे करून दाखवतो.

हे कसे चालते

भाग लोड करा. वेफर (चिप्ससाठीच्या सिलिकॉनच्या पातळ तबकड्या) किंवा कार्बाइड टूल इन्सर्ट रिअॅक्टरच्या आत, म्हणजे बंद नळी किंवा चेंबरमध्ये, रॅकवर रचले जातात.
गरम करा आणि वायू भरवा. भाग गरम केले जातात, थर्मल CVD साठी सहसा 500–1,100 °C पर्यंत. प्रिकर्सर वायू आत वाहतात: तुम्हाला हवे असलेले अणू वाहून आणणारे वायू, जसे सिलिकॉनसाठी सायलेन किंवा कार्बनसाठी मिथेन.
गरम पृष्ठभागावर अभिक्रिया करा. गरम पृष्ठभागाजवळ वायूचे रेणू तुटतात आणि अभिक्रिया करतात. तुम्हाला हवे असलेले अणू घन, घट्ट चिकटलेल्या फिल्मच्या रूपात मागे राहतात.
उप-उत्पादने पंपाने काढा. उरलेले वायू, जसे हायड्रोजन किंवा आम्लीय हायड्रोजन क्लोराइड, पंपाने बाहेर काढले जातात आणि सोडण्यापूर्वी स्क्रबरमध्ये स्वच्छ केले जातात.
वाढवा, मग थंड करा. वायू जिथे जिथे पोहोचतो त्या प्रत्येक पृष्ठभागावर फिल्म एकसमान जाड होते, चिप्सवर काही नॅनोमीटरपासून टूल इन्सर्टवर सुमारे 5–20 µm पर्यंत. मग रिअॅक्टर थंड होतो आणि भाग बाहेर येतात.

मुख्य तथ्ये

साहित्य: फिल्म: सिलिकॉन, सिलिकॉन ऑक्साइड आणि नायट्राइड, टंगस्टन, TiN, TiC, अॅल्युमिना, हिरा, ग्राफीन. भाग: सिलिकॉन वेफर, कार्बाइड, सिरॅमिक, उष्णता-प्रतिरोधक धातू
सामान्य भाग: चिप वेफर, कार्बाइड कटिंग इन्सर्ट, सौर सेल, ऑप्टिकल आणि झीज होणारे भाग
भागाचा आकार: 300 mm पर्यंत रुंद वेफर; काही सेंटिमीटरचे इन्सर्ट; प्रत्येक रनमध्ये शेकडो ते हजारो भाग
अचूकता: काही नॅनोमीटरपासून सुमारे 20 µm पर्यंत फिल्म, अतिशय एकसमान, छिद्रे आणि खंदकांच्या आतही
पृष्ठभागाची फिनिश: गुळगुळीत आणि दाट, खालील पृष्ठभागाची नक्कल करते; टूल कोटिंग राखाडी, सोनेरी किंवा काळे दिसतात
कोणत्या बॅच आकारासाठी योग्य: मोठ्या बॅच: प्रत्येक रनमध्ये शेकडो वेफर किंवा हजारो इन्सर्ट
टूलिंग आणि मशीनचा खर्च: जास्त ते खूप जास्त: औद्योगिक रिअॅक्टरची किंमत शेकडो हजार ते लाखो डॉलर, चिप टूल सर्वात वर
वेग: हळू: टूल-कोटिंग रन सहसा अनेक तास चालतो; पातळ चिप थरांना काही मिनिटे ते तास लागतात

ताकद आणि मर्यादा

बलस्थाने

वायू पोहोचतो त्या प्रत्येक पृष्ठभागावर कोटिंग करते, छिद्रांच्या आतही
अतिशय एकसमान, दाट फिल्म ज्या मजबूत चिकटतात
सिलिकॉनपासून हिऱ्यापर्यंत साहित्याची प्रचंड श्रेणी
चिप्ससाठी नेमके नॅनोमीटर थर, किंवा टूलसाठी जाड झीज-रोधक थर

मर्यादा

जास्त उष्णता, अनेकदा 1,000 °C जवळ, अनेक स्टील आणि प्लास्टिक वगळते
विषारी, ज्वलनशील किंवा संक्षारक वायू काळजीपूर्वक हाताळावे लागतात
महागडे रिअॅक्टर आणि लांब रन
मास्क करणे कठीण: तुम्हाला नको असलेल्या जागाही कोट होतात

कुठे वापरली जाते

इलेक्ट्रॉनिक्सचिप्स आणि सौर सेलमधील विद्युतरोधक आणि वाहक थर
कटिंग टूलकार्बाइड टर्निंग इन्सर्टवर जाड TiCN आणि अॅल्युमिना थर
ऑप्टिक्सकठीण आणि अँटी-रिफ्लेक्टिव्ह कोटिंग, कृत्रिम हिऱ्याच्या खिडक्या
दागिनेप्रयोगशाळेत बनवलेले हिरे
एरोस्पेसटर्बाइन पात्यांना गरम वायूंपासून वाचवणारे अॅल्युमिनाइड कोटिंग
संशोधनग्राफीन शीट आणि कार्बन नॅनोट्यूब

ओळखायची कशी

छिद्रे, खाचा आणि भागाच्या मागच्या बाजूपर्यंत पोहोचणारे एकसमान कोटिंग.
जाड सोनेरी, राखाडी किंवा काळे कोटिंग असलेले कार्बाइड इन्सर्ट, ज्याचे थर तुटलेल्या कडेवर पट्ट्यांसारखे दिसतात.
सिलिकॉन वेफरचे इंद्रधनुषी रंग: पातळ फिल्म, अनेकदा CVD ने वाढवलेल्या, ज्यांची जाडी रंग ठरवते.
CVD असे लिहिलेली प्रयोगशाळेत बनवलेल्या हिऱ्यांची प्रमाणपत्रे.

यांच्याशी तुलना

PVD कोटिंग11.8अणू घन लक्ष्यापासून सरळ उडतात, कमी उष्णतेवर; CVD वायू वापरते जे कोपऱ्यांभोवती पोहोचतात पण सहसा जास्त उष्णता लागते.अॅटॉमिक लेयर डिपॉझिशन13.4CVD चा पायरीने चालणारा प्रकार जो प्रत्येक चक्रात एक अणुथर जोडतो, अतिपातळ, परिपूर्ण फिल्मसाठी.इलेक्ट्रोप्लेटिंग11.5द्रवापासून खोलीच्या तापमानाजवळ धातूचे थर बनवते; CVD वायूपासून सिरॅमिक आणि सेमीकंडक्टर बनवते.

पाहा

Massachusetts Institute of Technology (MIT) · CVD कसे काम करते आणि ते का महत्त्वाचे आहे याचे स्पष्ट स्पष्टीकरण

Physics, Materials Science and Nano Lecture Series · पृष्ठभागावरील अभिक्रियेच्या पायऱ्या, अॅनिमेटेड

Physics, Materials Science and Nano Lecture Series · मुख्य प्रकार: सामान्य दाबावर, कमी दाबावर, प्लाझ्मासह

CVDEquipment · खरे प्लाझ्मा CVD यंत्र कसे दिसते

खरी छायाचित्रे पाहा

Wikipedia: Chemical vapor deposition — रिअॅक्टरचे प्रकार, साहित्य आणि उपयोग, फोटोंच्या दुव्यांसह
Wikimedia Commons फोटो शोध

लक्षात ठेवा

CVD गरम पृष्ठभागावर अभिक्रिया करणाऱ्या वायूंपासून घन फिल्म वाढवते.
वायू सर्वत्र पोहोचतो, त्यामुळे छिद्रे आणि मागच्या बाजूंनाही एकसमान कोटिंग मिळते.
चिप थर, जाड इन्सर्ट कोटिंग आणि प्रयोगशाळेत बनवलेले हिरे हे सर्व CVD मधून येतात.