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化学気相成長 (CVD)

逐次の自己限定的表面反応に基づく分子層堆積(MLD)法の模式図

化学気相成長法(CVD:Chemical Vapor Deposition)は、気相中での制御された化学反応によって基板表面に固体材料の薄膜をエピタキシャルに堆積する方法です。CVDは、半導体、シリコンウェハ調製、プリンタブル太陽電池など、エレクトロニクス、オプトエレクトロニクス、触媒、エネルギー用途で広く利用されています。

CVDは、汎用的かつ迅速な薄膜堆積法であり、複雑な形状や起伏のある表面であっても均一な厚さで成膜ができ、組成や厚さが高い精度で制御されたコーティングを可能にします。さらに、パターン形成された基板上に大面積で選択的なCVDが可能です。CVDは、金属(シリコン、タングステンなど)、炭素(グラフェン、ダイアモンドなど)、ヒ化物、炭化物、窒化物、酸化物、遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC:transition metal dichalcogenide)のような2次元(2D)材料や薄膜のボトムアップ合成に対して、拡張性が高く、制御可能で、費用効率の高い成長法です。高品位の薄膜を合成するためには、高純度の金属前駆体(有機金属、ハロゲン化物、アルキル、アルコキシド、ケトナート)が必要です。


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薄膜層の組成と形態は、選択した前駆体、基板、温度、チャンバー圧、キャリアガス流量、供給源の材料の量と比率、および供給源と基板の距離に依存して変化します。CVDの一種である原子層堆積法(ALD:atomic layer deposition)は、基板上の前駆体の逐次的な自己限定的反応によって、より制御された薄膜の作製を可能とします。




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