Fiziksel Buhar Birikimi Nedir?

Fiziksel buhar biriktirme (PVD), bir hedef materyali bir substrat üzerine aktararak ince filmler oluşturmak için kullanılan bir işlemdir. Aktarım, ince filmler oluşturmak için kimyasal reaksiyonlar kullanan kimyasal buhar biriktirmesinin aksine tamamen fiziksel yollarla gerçekleştirilir. Yarı iletkenler, bilgisayar çipleri, kompakt diskler (CD'ler) ve dijital video diskler (DVD'ler) genellikle bu işlem tarafından oluşturulur.

Üç ana fiziksel buhar biriktirme türü vardır: buharlaşma, püskürtme ve döküm. Buharlaştırma teknikleri, hedef materyali bir vakum odasına yerleştirerek başlar, bu da basıncı azaltır ve buharlaşma oranını arttırır. Malzeme daha sonra kaynamaya kadar ısıtılır ve hedef malzemenin gaz parçacıkları, substrat üzerinde olmak üzere odanın yüzeylerinde yoğunlaşır.

Buharlaşma yoluyla fiziksel buhar biriktirme için iki ana ısıtma yöntemi elektron ışını ısıtması ve rezistif ısıtmadır. Elektron ışını ısıtması sırasında, bir elektron ışını hedef malzeme üzerindeki belirli bir alana yönlendirilir ve bu alanın ısınmasına ve buharlaşmasına neden olur. Bu yöntem, buharlaştırılacak olan hedefin belirli alanlarını kontrol etmek için iyidir. Dirençli ısıtma sırasında, hedef malzeme genellikle tungsten içeren bir kaba yerleştirilir ve konteyner yüksek bir elektrik akımı ile ısıtılır. Buharlaşma fiziksel buhar biriktirme sırasında kullanılan ısıtma yöntemi, hedef malzemenin doğasına bağlı olarak değişir.

Püskürtme işlemleri ayrıca bir vakum odasındaki hedef malzeme ile başlar, fakat hedef buharlaşma veya kaynama yerine gaz plazma iyonları ile parçalanır. İşlem sırasında, bir pozitif gazın oluşmasına neden olan bir gaz plazması içinden bir akım geçirilir. Bu katyonlar, hedef materyali bombalar ve odadan geçen ve substrat üzerinde biriken küçük parçacıkları yok eder.

Buharlaşma gibi, püskürtme teknikleri hedef malzemeye göre değişir. Bazıları doğru akım (DC) güç kaynaklarını kullanırken, diğerleri radyo frekansı (RF) güç kaynaklarını kullanır. Bazı püskürtme sistemleri ayrıca iyonların hareketini yönlendirmek için mıknatıslar kullanırken, diğerleri hedef malzemeyi döndürmek için bir mekanizmaya sahip olacaktır.

Döküm, fiziksel buhar biriktirmenin bir başka ana yöntemidir ve en çok polimer hedef malzemeleri ve fotolitografi için kullanılır. Bu işlem sırasında, hedef malzeme, ya püskürtülmüş ya da substrat üzerine döndürülmüş bir sıvı oluşturmak üzere bir çözücü içinde çözülmektedir. Eğirme, sıvının düz bir alt tabaka üzerine yayılmasını içerir; bu daha sonra düz bir tabaka oluşana kadar döndürülür. Çözücü buharlaştıktan sonra ince film tamamlanır.