Istnieją dziesiątki różnych metod osadzania cienkowarstwowego krzemu, ale generalnie można je podzielić na trzy kategorie. Istnieją procesy osadzania reakcji chemicznych, takie jak osadzanie chemiczne z fazy gazowej, epitaksja z wiązki molekularnej i elektroosadzanie. Fizyczne osadzanie z fazy gazowej to proces osadzania, w którym zachodzi sama reakcja fizyczna. Istnieją również procesy hybrydowe, które wykorzystują zarówno środki fizyczne, jak i chemiczne, do których należą metody osadzania napylanego oraz metody wyładowania gazowego lub jarzeniowego.
Fizyczne osadzanie z fazy gazowej jest związane z różnorodnością stosowanych technologii napylania i polega na odparowaniu materiału ze źródła i przeniesieniu go w postaci cienkich warstw krzemu na docelowe podłoże. Materiał źródłowy jest odparowywany w komorze próżniowej, co powoduje, że cząstki równomiernie rozpraszają się i pokrywają wszystkie powierzchnie w komorze. Dwie metody fizycznego osadzania z fazy gazowej wykorzystywane do tego to wiązki elektronów lub e-wiązki do podgrzewania i odparowywania materiału źródłowego lub parowanie oporowe przy użyciu wysokiego prądu elektrycznego. Osadzanie przez rozpylanie wykorzystuje częściową próżnię obciążoną obojętnym, ale zjonizowanym gazem, takim jak argon, a naładowane jony są przyciągane do użytych materiałów docelowych, które odrywają atomy, które następnie osadzają się na podłożu jako cienkowarstwowy krzem. Istnieje wiele różnych rodzajów napylania, w tym reaktywne napylanie jonowe, magnetronowe i napylanie wiązką skupień, które są odmianami sposobu bombardowania jonowego materiału źródłowego.
Osadzanie chemiczne z fazy gazowej jest jednym z najczęstszych procesów stosowanych do produkcji cienkiej warstwy krzemu i jest bardziej precyzyjne niż metody fizyczne. Reaktor jest wypełniony różnymi gazami, które oddziałują ze sobą, tworząc stałe produkty uboczne, które kondensują na wszystkich powierzchniach reaktora. Wytworzony w ten sposób cienkowarstwowy krzem może mieć wyjątkowo jednorodne właściwości i bardzo wysoką czystość, co czyni tę metodę użyteczną w przemyśle półprzewodników, a także przy wytwarzaniu powłok optycznych. Wadą jest to, że tego rodzaju metody osadzania mogą być stosunkowo powolne, często wymagają komór reaktora pracujących w temperaturach do 2,012 1,100 ° Fahrenheita (XNUMX° Celsjusza) i wykorzystują bardzo toksyczne gazy, takie jak silan.
Podczas produkcji cienkowarstwowego krzemu należy wziąć pod uwagę każdy z kilkudziesięciu różnych procesów osadzania, ponieważ każdy ma swoje unikalne zalety, koszty i związane z nim ryzyko. Wczesne reaktywne komory jonowe były zawieszone na podłodze laboratorium, aby je izolować, ponieważ musiały być naładowane do 50,000 248 woltów i mogły spowodować zwarcie sprzętu komputerowego, nawet jeśli po prostu siedziały na betonie w pobliżu. Miedziane rurki o średnicy 120 cali, które biegły od tych reaktorów do podłoża skalnego pod halą produkcyjną, były potocznie nazywane przez pracowników laboratorium „kijami Jezusowymi”, w odniesieniu do faktu, że ktokolwiek ich dotknął, rozmawiałby z Jezusem, ponieważ zabiłby on albo ona. Produkty takie jak ogniwa fotowoltaiczne wrażliwe na barwnik oferują nowe, mniej niebezpieczne i mniej kosztowne podejście do produkcji cienkich folii, ponieważ nie wymagają precyzyjnych półprzewodników krzemowych i mogą być wytwarzane w znacznie niższych temperaturach około XNUMX° Fahrenheita (XNUMX°). Celsjusz).