化学気相成長（CVD）プロセスは、反応メカニズム、圧力条件、エネルギー源に基づいて分類される。主な種類には、熱CVD、プラズマエンハンスドCVD（PECVD）、有機金属CVD（MOCVD）、低圧CVD（LPCVD）、大気圧CVD（APCVD）がある。それぞれの方式は、半導体製造、光学コーティング、生物医学用途などの特定の用途に最適化されており、温度範囲や成膜条件もさまざまである。例えば、PECVDはLPCVD（425～900℃）に比べて低温（200～400℃）で動作するため、温度に敏感な基板に適している。
キーポイントの説明
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熱CVD
- 熱を利用して化学反応を促進し、通常は高温で行う。
- 高純度で均一な膜の成膜に最適だが、熱に耐える基板が必要。
- 半導体やハードコーティング業界で一般的。
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プラズマエンハンストCVD (PECVD)
- プラズマを利用して反応温度を下げ、熱に弱い材料への成膜を可能にする。
- 薄膜太陽電池、光学コーティング、バイオメディカルデバイスなどに広く使用されている。
- 例 (MPCVD装置) マイクロ波プラズマを利用してダイヤモンド膜を成長させます。
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有機金属CVD (MOCVD)
- 化合物半導体（GaN、InPなど）の精密成膜に有機金属前駆体を使用。
- LED、レーザーダイオード、太陽光発電の製造に不可欠。
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低圧CVD (LPCVD)
- 減圧（真空）下で動作し、膜の均一性とステップカバレッジを向上させる。
- スループットが高いため、マイクロエレクトロニクスやMEMSの製造に適している。
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大気圧CVD (APCVD)
- 常圧で行われるため装置は簡素化されるが、ガスの流量制御には注意が必要。
- ガラスやソーラーパネルなどの大面積コーティングに使用される。
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その他の特殊CVD
- 原子層蒸着(ALD):原子レベルの膜厚制御で超薄膜を実現。
- ホットフィラメントCVD:加熱されたフィラメントを使用してガスを分解する。
- レーザーアシストCVD:微細加工のための局所成膜を可能にします。
これらのプロセスは、温度耐性、膜質、拡張性などの要素をバランスさせながら、業界のニーズに合わせて調整される。例えば、PECVDの低温性はフレキシブル・エレクトロニクスに不可欠であり、MOCVDの精密性はオプトエレクトロニクスの進歩を支えている。
総括表
| CVDタイプ | 主な特徴 | 代表的な用途 |
|---|---|---|
| 熱CVD | 高温反応、高純度膜 | 半導体、ハードコート |
| PECVD | 低温プラズマ駆動成膜 | 太陽電池、光学コーティング、バイオメディカルデバイス |
| MOCVD | 有機金属前駆体を用いた精密化合物半導体成膜 | LED、レーザーダイオード、太陽電池 |
| LPCVD | 真空強化された均一性、高スループット | マイクロエレクトロニクス、MEMS |
| APCVD | 常圧、セットアップは簡単だが、ガス流量制御が必要 | 大面積コーティング（ガラス、ソーラーパネル） |
| 特殊CVD | ALD（原子レベル制御）、ホットフィラメントCVD（ダイヤモンドコーティング）などを含む。 | ニッチ微細加工のニーズ |
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