Pengendapan uap kimia

Pengendapan uap kimia (bahasa Inggris: chemical vapor deposition, CVD) adalah proses kimia untuk memberi lapisan tipis pada permukaan wafer yang digunakan dalam pembuatan microsystem. Dalam proses ini, komponen gas bereaksi di permukaan wafer dan membentuk lapisan tipis. CVD merupakan metode pengendapan vakum yang digunakan untuk menghasilkan bahan padat berkualitas tinggi dan berperforma tinggi. Proses ini sering digunakan dalam industri semikonduktor untuk menghasilkan film tipis.^[1]

DC plasma (violet) meningkatkan pertumbuhan carbon nanotubes dalam PECVD skala laboratorium (deposisi uap kimia yang ditingkatkan plasma) aparatus

Pada CVD, wafer (substrat) akan terpapar pada satu atau lebih prekursor yang mudah menguap, yang bereaksi dan/atau terurai pada permukaan substrat untuk menghasilkan endapan yang diinginkan. Seringkali, produk sampingan yang mudah menguap juga diproduksi, yang kemudian dihilangkan oleh aliran gas melalui ruang reaksi.

Proses microfabrication banyak menggunakan CVD untuk menyimpan material dalam berbagai bentuk, antara lain: monokristalin, polikristalin, amorf, dan epitaksi. Material-material tersebut seperti: silikon (dioksida, karbida, nitrida, oksinitrida), karbon (serat, serat nano, tabung nano, intan, dan graphene), fluorokarbon, filamen, tungsten, titanium nitrida, dan berbagai dielektrik κ tinggi.

Istilah pengendapan uap kimia ditemukan pada tahun 1960 oleh John M. Blocher, Jr. dengan tujuan membedakan dari pengendapan uap fisik (PVD).

Energi yang digunakan untuk pemecahan dan eksitasi molekul antara lain:

Panas: Thermal CVD
Plasma: Plasma Enhanced CVD (PECVD)
Radiasi: Radiation Enhanced CVD

Jenis sunting

CVD termal dinding panas (tipe operasi batch)

CVD dengan bantuan plasma

CVD digunakan dalam berbagai cara. Proses ini umumnya berbeda dalam cara dimana reaksi kimia dimulai.

Diklasifikasikan berdasarkan kondisi pengoperasian:
- CVD tekanan atmosfer (APCVD) – CVD pada tekanan atmosfer.
- CVD Tekanan Rendah (LPCVD) – CVD pada tekanan sub-atmosfer.^[2] Pengurangan tekanan cenderung mengurangi reaksi fase gas yang tidak diinginkan dan meningkatkan keseragaman film di seluruh wafer.
- Ultrahigh vacuum CVD (UHVCVD) – CVD pada tekanan sangat rendah, biasanya di bawah 10⁻⁶ Pa (≈ 10⁻⁸ torr).
- CVD sub-atmosfer (SACVD) – CVD pada tekanan sub-atmosfer. Menggunakan tetraetil ortosilikat (TEOS) dan ozon untuk mengisi struktur Si rasio aspek tinggi dengan silikon dioksida (SiO₂).^[3]

Penggunaan sunting

CVD umumnya digunakan untuk menyimpan film konformal dan menambah permukaan substrat dengan cara yang tidak mampu dilakukan oleh teknik modifikasi permukaan yang lebih tradisional. CVD sangat berguna dalam proses deposisi lapisan atom pada pengendapan lapisan material yang sangat tipis. Gallium arsenide digunakan di beberapa sirkuit terintegrasi (IC) dan perangkat fotovoltaik. Polisilikon amorf digunakan dalam perangkat fotovoltaik. Penggunaan CVD dengan karbida dan nitrida memberikan ketahanan aus.^[4] Polymerization by CVD, perhaps the most versatile of all applications, allows for super-thin coatings which possess some very desirable qualities, such as lubricity, hydrophobicity and weather-resistance to name a few.^[5] Polimerisasi oleh CVD, mungkin yang paling banyak digunakan, proses ini memungkinkan pelapisan super tipis yang memiliki beberapa kualitas yang sangat diinginkan, seperti pelumasan, hidrofobik, dan tahan cuaca.^[6] CVD kerangka logam-organik (MOFs), jenis material nanopori kristal.^[7] Baru-baru ini peningkatan pada proses ruang bersih terintegrasi untuk substrat dengan permukaan besar.^[8] Teknik CVD juga menguntungkan untuk pelapisan membran, seperti pada desalinasi atau pengolahan air, karena pelapisan ini cukup seragam (konformal) dan tipis sehingga tidak menyumbat pori-pori membran.^[9]

Referensi sunting

^ Sadri, Rad (15 January 2021). "Controlled physical properties and growth mechanism of manganese silicide nanorods". Journal of Alloys and Compounds. 851: 156693. doi:10.1016/j.jallcom.2020.156693.
^ "Low Pressure Chemical Vapor Deposition – Technology and Equipment". Crystec Technology Trading GmbH.
^ Shareef, I. A.; Rubloff, G. W.; Anderle, M.; Gill, W. N.; Cotte, J.; Kim, D. H. (1995-07-01). "Subatmospheric chemical vapor deposition ozone/TEOS process for SiO₂ trench filling". Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. 13 (4): 1888–1892. Bibcode:1995JVSTB..13.1888S. doi:10.1116/1.587830. ISSN 1071-1023.
^ Wahl, Georg et al. (2000) "Thin Films" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim. DOI:10.1002/14356007.a26_681
^ Gleason, Karen; Ayse Asatekin; Miles C. Barr; Samaan H. Baxamusa; Kenneth K.S. Lau; Wyatt Tenhaeff; Jingjing Xu (May 2010). "Designing polymer surfaces via vapor deposition". Materials Today. 13 (5): 26–33. doi:10.1016/S1369-7021(10)70081-X  .
^ Gleason, Karen; Ayse Asatekin; Miles C. Barr; Samaan H. Baxamusa; Kenneth K.S. Lau; Wyatt Tenhaeff; Jingjing Xu (May 2010). "Designing polymer surfaces via vapor deposition". Materials Today. 13 (5): 26–33. doi:10.1016/S1369-7021(10)70081-X  .
^ Stassen, I; Styles, M; Grenci, G; Van Gorp, H; Vanderlinden, W; De Feyter, S; Falcaro, P; De Vos, D; Vereecken, P; Ameloot, R (2015). "Chemical vapour deposition of zeolitic imidazolate framework thin films". Nature Materials. 15 (3): 304–10. Bibcode:2016NatMa..15..304S. doi:10.1038/nmat4509. PMID 26657328.
^ Cruz, A.; Stassen, I.; Krishtab, M.; Marcoen, K.; Stassin, T.; Rodríguez-Hermida, S.; Teyssandier, J.; Pletincx, S.; Verbeke, R.; Rubio-Giménez, V.; Tatay, S.; Martí-Gastaldo, C.; Meersschaut, J.; Vereecken, P. M.; De Feyter, S.; Hauffman, T.; Ameloot, R. (2019). "Integrated Cleanroom Process for the Vapor-Phase Deposition of Large-Area Zeolitic Imidazolate Framework Thin Films". Chemistry of Materials. 31 (22): 9462–9471. doi:10.1021/acs.chemmater.9b03435. hdl:10550/74201  .
^ Servi, Amelia T.; Guillen-Burrieza, Elena; Warsinger, David M.; Livernois, William; Notarangelo, Katie; Kharraz, Jehad; Lienhard V, John H.; Arafat, Hassan A.; Gleason, Karen K. (2017). "The effects of iCVD film thickness and conformality on the permeability and wetting of MD membranes" (PDF). Journal of Membrane Science. 523: 470–479. doi:10.1016/j.memsci.2016.10.008. hdl:1721.1/108260  . ISSN 0376-7388. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2018-07-23.

Bacaan lebih lanjut sunting

Jaeger, Richard C. (2002). "Film Deposition". Introduction to Microelectronic Fabrication (edisi ke-2nd). Upper Saddle River: Prentice Hall. ISBN 978-0-201-44494-0.
Smith, Donald (1995). Thin-Film Deposition: Principles and Practice. MacGraw-Hill. ISBN 978-0-07-058502-7.
Dobkin and Zuraw (2003). Principles of Chemical Vapor Deposition. Kluwer. ISBN 978-1-4020-1248-8.
Okada K. (2007). "Plasma-enhanced chemical vapor deposition of nanocrystalline diamond" Sci. Technol. Adv. Mater. 8, 624 free-download review
Liu T., Raabe D. and Zaefferer S. (2008). "A 3D tomographic EBSD analysis of a CVD diamond thin film" Sci. Technol. Adv. Mater. 9 (2008) 035013 free-download
Wild, Christoph (2008). "CVD Diamond Properties and Useful Formula" CVD Diamond Booklet PDF free-download
Hess, Dennis W. (1988). Chemical vapor deposition of dielectric and metal films Diarsipkan 2013-08-01 di Wayback Machine.. Free-download from Electronic Materials and Processing: Proceedings of the First Electronic Materials and Processing Congress held in conjunction with the 1988 World Materials Congress Chicago, Illinois, USA, 24–30 September 1988, Edited by Prabjit Singh (Sponsored by the Electronic Materials and Processing Division of ASM International).

Artikel bertopik kimia ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya.

[1] Sadri, Rad (15 January 2021). "Controlled physical properties and growth mechanism of manganese silicide nanorods". Journal of Alloys and Compounds. 851: 156693. doi:10.1016/j.jallcom.2020.156693.

[2] "Low Pressure Chemical Vapor Deposition – Technology and Equipment". Crystec Technology Trading GmbH.

[3] Shareef, I. A.; Rubloff, G. W.; Anderle, M.; Gill, W. N.; Cotte, J.; Kim, D. H. (1995-07-01). "Subatmospheric chemical vapor deposition ozone/TEOS process for SiO₂ trench filling". Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. 13 (4): 1888–1892. Bibcode:1995JVSTB..13.1888S. doi:10.1116/1.587830. ISSN 1071-1023.

[4] Wahl, Georg et al. (2000) "Thin Films" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim. DOI:10.1002/14356007.a26_681

[5] Gleason, Karen; Ayse Asatekin; Miles C. Barr; Samaan H. Baxamusa; Kenneth K.S. Lau; Wyatt Tenhaeff; Jingjing Xu (May 2010). "Designing polymer surfaces via vapor deposition". Materials Today. 13 (5): 26–33. doi:10.1016/S1369-7021(10)70081-X  .

[6] Gleason, Karen; Ayse Asatekin; Miles C. Barr; Samaan H. Baxamusa; Kenneth K.S. Lau; Wyatt Tenhaeff; Jingjing Xu (May 2010). "Designing polymer surfaces via vapor deposition". Materials Today. 13 (5): 26–33. doi:10.1016/S1369-7021(10)70081-X  .

[7] Stassen, I; Styles, M; Grenci, G; Van Gorp, H; Vanderlinden, W; De Feyter, S; Falcaro, P; De Vos, D; Vereecken, P; Ameloot, R (2015). "Chemical vapour deposition of zeolitic imidazolate framework thin films". Nature Materials. 15 (3): 304–10. Bibcode:2016NatMa..15..304S. doi:10.1038/nmat4509. PMID 26657328.

[8] Cruz, A.; Stassen, I.; Krishtab, M.; Marcoen, K.; Stassin, T.; Rodríguez-Hermida, S.; Teyssandier, J.; Pletincx, S.; Verbeke, R.; Rubio-Giménez, V.; Tatay, S.; Martí-Gastaldo, C.; Meersschaut, J.; Vereecken, P. M.; De Feyter, S.; Hauffman, T.; Ameloot, R. (2019). "Integrated Cleanroom Process for the Vapor-Phase Deposition of Large-Area Zeolitic Imidazolate Framework Thin Films". Chemistry of Materials. 31 (22): 9462–9471. doi:10.1021/acs.chemmater.9b03435. hdl:10550/74201  .

[Servi_Guillen-Burrieza_Warsinger_Livernois_2017_pp._470–479-9] Servi, Amelia T.; Guillen-Burrieza, Elena; Warsinger, David M.; Livernois, William; Notarangelo, Katie; Kharraz, Jehad; Lienhard V, John H.; Arafat, Hassan A.; Gleason, Karen K. (2017). "The effects of iCVD film thickness and conformality on the permeability and wetting of MD membranes" (PDF). Journal of Membrane Science. 523: 470–479. doi:10.1016/j.memsci.2016.10.008. hdl:1721.1/108260  . ISSN 0376-7388. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2018-07-23.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]