گواهــــــــــــیمحمد رضا

رسوب گذاری شیمیایی از فاز بخار

فرایندی فراگیر برای رسوب الیه های فلزی و .سرامیکی می باشد

طی این فرایند یک ماده جامد از واکنش .شیمیایی در فاز بخار بوجود می آید

این واکنش شیمیایی بر روی یک زیرالیه داغ .و یا سرد اتفاق می افتد

CVDکاربردهای

تولید نیمه هادی ها و تجهیزات الکترونیکی

پوشش دهی قطعات مقاوم به سایش

مواد ُاپتیکی مانند فیبرهای نوری

مواد مقاوم به خوردگی

فیبرهای استحکام باال

پوشش های نانو

پوشش های نازک(Thin Films)

CVDزمینه های کاربرد

میکرو فابریکیشن تک کریستال ها، پلیکریستال ها، مواد آمورف و تک کریستالهای

(Epitaxial)هم محور

،سیلیکون، فیبر کربنی، نانو فیبرهای کربنی فالمنت ها، نانو لوله های کربنی، خازن ها

W, SiO2, SiC, SiN, TiN,Si-Ge

تولید الماس های مصنوعی(Synthetic

Diamonds)

CVDکالس بندی روشهای

بر اساس فشار CVDطبقه بندی روشهای

AP-CVD :CVD با فشار اتمسفر

LP-CVD :CVD با فشار کم

UHV-CVD :CVD تحت خالء بسیار زیاد(0.000001 atm)

بر اساس دماCVDروشهای طبقه بندی

HT-CVD : رسوب دهی در دماهای باالتر از درجه سانتیگراد 900

MT-CVD: تا 600رسوب دهی بین دماهای

درجه سانتیگراد 900

LT-CVD : رسوب دهی برای دماهای زیر درجه سانتیگراد 600

بر اساس فشار و CVDروشهای دمای کاربرد

CVDانواع تکنولوژی های

Thermal CVD :روش حرارتی

Plasma CVD :روش پالسما

Laser CVD :روش لیزر

Metal-Organic CVD : روش کانی های

فلزی

و....

صنعتیCVDدرصد فراوانی فرآیندهای

CVDعوامل کنترل کننده واکنش های

شیمی واکنش

(انتقال جرم و)پارامترهای ترمودینامیکی...

دما

فشار

اکتیویته شیمیایی فرآیند

Thermal CVDروش حرارتی

در روش حرارتی واکنش در دمای باالتر از900c فعال می شود و جز روش هایHT-

CVD می باشد.

دستگاه مجهز به واحد تزریق گاز؛ رآکتورو سیستم خروج گاز ( محفظه رسوب گذاری)

.می باشد

حرارتی CVDشماتیک رآکتور

حرارتیCVDانواع رآکتورهای

حرارتی CVDرآکتور رسوب گذاری

CVD حرارتی

CVD پالسما

درجه 700تا 300این روش در دماهای بینانجام ( زیر خط یوتکتویید فوالدها)سانتیگراد

.است MT-CVDمی شود و جز روش های

تنشهای پسماند حرارتی در این روشنسبت به روش حرارتی کمتر بوده و کیفیت

.بهتر است

در این دماها می توان فلزات با نقطه ذوب .پایین و پلیمرها را نیز رسوب دهی نمود

پالسما CVDرآکتور

پالسما CVDدستگاه

حرارتی و پالسما برای چند CVDدمای پوشش مهم تجاری

RF-CVDرآکتور فرکانس رادیویی بیشتر سیستم هایPlasma CVD از

تا 450KHzفرکانس رادیویی در محدوده 113.5MHz استفاده می کنند.

و زیرالیه قبل از پوشش دهی CVDرآکتور

حرارتی تحت خال زیاد CVDرآکتور (UHV-CVD)

CVDمواد پوشش دهی در

خازن ها و دی الکتریکها :SiN, SiO2

فلزات :W,Mo,Cu,Al,Ti,Ni,Re

نیمه هادی ها :Epitaxial Silicon,

Germanium Arsenide, Poly Silicon,…

واکنش رسوب گذاری مولیبدن

1- تا 400بین دمای : احیای کلرید مولیبدندرجه سانتیگراد و در فشار کمتر از 1350

20Torr

2- تا 300در دمای : تجزیه کربونیل مولیبدن 700-1درجه سانتیگراد و فشاری بین 700

Torr در اتمسفر هیدروژنی

واکنش رسوب گذاری نیکل

180بین دماهای : تجزیه کربونیل نیکلc-

200c 760و فشار کمتر ازTorr

واکنش رسوب گذاری تنگستن

احیای هالید تنگستن توسط هیدروژن :و محدوده 700cتا 300محدوده دمایی بین

760Torr-10فشاری بین

احیای کلراید تنگستن توسط هیدروژن :و محدوده 1300c-900محدوده دمایی بین

20Torr-15فشاری بین

CVDتاریخچه تکنولوژی

CVDمشخصات پوشش های مقاوم به سایش و خوردگی

CVDمهم ترین کاربرد پوششهای

صنعت شکل دهی فلزات : (TiC)قالبهای کشش سیم •

(TiC)ابزارهای تولید سکه •

(TiC)قالب های کشش عمیق •

(B4C)پوشش چرخ های آسیاب •

صنایع تولید پالستیک و سرامیک: (TiC)قالب های اکستروژن •

CVDمهم ترین کاربرد پوششهای

صنایع تولید مواد شیمیایی: (SiC)پمپ ها و سوپاپ های حامل مایعات خورنده •

(TiB2)لوله های حامل مایعات ساینده •

(WC)لوله های انتقال مواد ساینده •

(TiC)غلطک و شافت های تولید کاغذ •

(TiC,TiB2,B4C)نازل های سندبالست•

CVDمهم ترین کاربرد پوششهای

صنایع هسته ای: پوشش برای کنترل فالکس نوترون در رآکتور هسته ای •

(B4C)

پوشش ورقهای محافظ دربرابر اشعه های نوترونی •(B4C)

(SiC)پوشش رآکتور شکاف هسته ای •

(SiC)پوشش کانتینرهای حمل زباله اتمی •

(SiC)سنسورهای تشعشعی •

در ابزار برش مته با CVDکاربرد پوششهای

پوشش الماس مصنوعی با نام تجاری “DiaBide”

انواع مته های پوشش دهی شده CVDبا الماس مصنوعی به روش

انواع ابزار برش با پوشش های نازک مقاوم به سایش( Thin Film)سرامیکی

قطعات صنعتی پوشش دهی شده CVDبه روش

CVDقطعات پوشش دهی شده به روش

CVDمزایای روش

مواد دیرگداز در دمایی کمتر از دمای 1. .زینترشان رسوب گذاری می شوند

دانسیته پوشش نزدیک به دانسیته تئوری 2. .آن است

اندازه کنترل جهت گیری دانه های پوشش و 3. آنها

.امکان انجام فرآیند در فشار جو 4.

.پیوند زیرالیه و پوشش بسیار مناسب است5.

CVDمحدودیت های روش

محدوده خاصی از مواد )دمای کاربری باال 1. (قابلیت رسوب گذاری خواهند بود

خطرناک و سمی بودن مواد شیمیایی بکار 2. برده شده

ایجاد محصوالتی غیر از الیه پوشش که 3. بسیار سمی یا خورنده اند

هزینه بسیار باال برای رسوب گذاری دما باال4.

مته پوشش دهی شده توسط الماس به سفارش شرکت CVDمصنوعی به روش

النکهید مارتین

CVDالماس مصنوعی تولید شده به روش

CVDپوشش های چند الیه

مقطع برش خورده یک حافظه CVDپوششهای -میکروالکتریکی

پوشش سیلیکونی ریز چرخدنده های میکروماشین کاری شده

آرسناید رسوب داده -کوانتوم دات های ایندیوم شده روی گالیم آرسناید در نیمه هادی ها

UHV-CVDرآکتور

مراجع و منابع

ASM Handbook Vol 5, Surface

Engineering

Wikipedia.com

Wikipg.org

diamondtc.com

endmill.com

sp3diamondtech.com

Raskhoon.com

با تشکر از توجه شما