PVD vs CVD

Para discutir as diferenças entre os processos químicos e físicos de deposição de vapor, precisamos descrevê-los.

Depósito químico de vapor (CVD) - Um precursor é introduzido em uma câmara de reação e é controlado por reguladores de fluxo balanceados e válvulas de controle. As moléculas precursoras passam pelo substrato, são desenhadas na camada limite e são depositadas na superfície do substrato.

A deposição física de vapor (PVD) consiste em diferentes métodos, tais como evaporação, pulverização catódica e epitaxia de feixe molecular (MBE).

Evaporação: o material é aquecido até uma fase gasosa, onde depois difunde através de um vácuo ao substrato.

Sputtering: o plasma é gerado primeiro; Este plasma contém íons e elétrons de argônio. Em seguida, os átomos do alvo são ejetados depois de serem atingidos por íons de argônio. Os átomos do alvo então viajam através do plasma e formam uma camada no substrato.

Epitaxia do feixe molecular: o substrato é limpo e carregado em uma câmara que é evacuada e aquecida para afastar os contaminantes da superfície e para enrugar a superfície do substrato. Os feixes moleculares emitem uma pequena quantidade de material de origem através de um obturador, que então se coleta no substrato.

Vantagens e desvantagens  

Dependendo do aplicativo, existem argumentos sólidos para o uso de qualquer processo (PVD ou CVD). Uma das razões para usar um processo físico de deposição de vapor (como sputtering) em vez de deposição de vapor químico é o requisito de temperatura. Os processos CVD funcionam a temperaturas muito mais altas do que os processos PVD, geralmente entre 300 ° C e 900 ° C. Este calor é fornecido por um forno, bobina de RF ou laser, mas ele sempre aquece o substrato. Substratos que não podem tolerar esta temperatura devem ter filmes finos depositados pela forma física de deposição de vapor em vez disso. O benefício da temperatura do substrato em alguns processos CVD é que há menos deposição de resíduos, especialmente em reatores de parede fria, porque apenas as superfícies aquecidas são revestidas. Com o uso de um sistema de aquecimento a laser, o processo químico de deposição de vapor torna-se seletivo para o caminho do laser; Esta é uma vantagem distinta em relação aos métodos físicos de deposição de vapor, tais como pulverização catódica. A epitaxia do feixe molecular (processo PVD) possui uma clara vantagem do controle do nível atômico da composição química, espessura do filme e nitidez da transição. Este processo é relativamente mais caro, mas vale o custo adicional para aplicações que exigem maior precisão. Sputtering (processo PVD) não requer o uso de materiais precursores especializados, como usado na CVD. Sputtering tem uma gama mais ampla de materiais prontamente disponíveis para deposição. Outra vantagem da deposição física de vapor sobre a deposição de vapor químico é a questão de segurança dos materiais que são utilizados para a deposição química de vapor. Sabe-se que alguns precursores e alguns subprodutos são tóxicos, pirofóricos ou corrosivos. Isso pode causar problemas com o manuseio de materiais e armazenamento. Existem aplicativos que podem usar o método de deposição com sucesso. No entanto, um engenheiro experiente poderia recomendar facilmente deposição de vapor químico ou físico para um trabalho com base em critérios como custo, espessura do filme, disponibilidade do material fonte e controle de composição.