化學氣相沉積技術(shù)

化學氣相沉積技木

主要特點>

C

V

D

法

制

備

薄

膜

的

過

程>

常見的CVD反應(yīng)方式>

C

V

D

反

應(yīng)

物

質(zhì)

源>

CV

D

裝

置

的

組

成>

CVD裝置的選擇>

影

響

C

V

D

沉

積

層

質(zhì)

量

的

因

素>

C

V

D的

種

類>

CVD的應(yīng)用的述VDV

D一

定

的

真

空

度

和

溫

度

下

，

將

幾

種

含

有

構(gòu)

成沉

積

膜

層

的

材

料

元

素

的

單

質(zhì)

或

化

合

物

反

應(yīng)源

的

氣

體

，

通

過

化

學

反

應(yīng)

而

生

成

固

態(tài)

物

質(zhì)

并

沉

積

在

基

材

上

的

成

膜

方

法

。CVD

概

述CVD

(

化學

氣相沉積法):

化學氣相沉積是在CVD

該

為

主

要

特

支與

電

鍍

相

比

，

可

以

制

成

金

屬

及

非

金

屬

的

各

種

各

樣

材料

的

薄

膜●

'可以制成預定的多種成分的合金膜可以制成超硬，

耐磨損，耐腐蝕的優(yōu)質(zhì)薄膜●附著性好●在高溫下沉積膜可以得到致密性和延展性方面優(yōu)良

的沉積膜●射線損傷低●

裝置簡單，

生產(chǎn)率高●容易防止污染環(huán)境●●速

度

快1.

反應(yīng)氣體的熱解2.

反應(yīng)氣體向表面基材擴散3.

反應(yīng)氣體吸附于基材的表面4.

在基材表面上發(fā)生化學反應(yīng)5.

在基材表面上產(chǎn)生的氣體副產(chǎn)物脫離表面

而擴散掉或被真空泵抽掉，

在基材表面沉

積出固體反應(yīng)產(chǎn)物薄膜常見的CVD

反應(yīng)方式①

熱分解反應(yīng)②

金屬還原反應(yīng)③

化學輸送反應(yīng)④氧化或加水分解反應(yīng)⑤

等離子體激發(fā)反應(yīng)等反應(yīng)⑥

金屬有機物化學氣相沉積CVD

及

發(fā)

物

質(zhì)

深a)

氣態(tài)物質(zhì)源在室溫下呈氣體的物質(zhì)如：

H?,CH?,O?,SiH?等b)

液

態(tài)

物

質(zhì)

源在室溫下呈液體的反應(yīng)物質(zhì)，分為兩種：

一

種

是

必須

加

入

另一

種物質(zhì)與它反應(yīng)，生成氣體送入沉積室，

另

一

種液態(tài)

物質(zhì)源在室溫下或稍高一點的加熱溫度下就能得到較高

的

蒸汽壓，這類液態(tài)反應(yīng)源有TiCl?

,CH?CN,SiCl?

,BCl?

等c)

固

態(tài)

物

質(zhì)

源在室溫下為固態(tài)的反應(yīng)物質(zhì)，需在較高的溫度下才能升華出需要的蒸氣量進入沉積室反應(yīng)的物質(zhì)，

如：

AlCl?,NbCls,TaCl?C

V

D

方

法

制

備

薄

膜

時

基

材

的

3

個

溫

度

區(qū)

城生

長

溫

度

區(qū)

/

℃反

應(yīng)

系薄

膜應(yīng)

用

實

例低溫生長室

溫

~

2

0

0紫

外

線

激

發(fā)C

V

D

、

臭

氧

氧

化法SiOz、Si?N?鈍化膜約

4

0

0等

離

子

體

激

發(fā)CVDSiO?

、Si

?N?約

5

0

0SiH?-O?

、SiO?SiO?中

溫

生

長約

8

0

0SiH?-NH?Si?鈍化膜電極材料SiH?-CO?

、H?SiO?SiCl?

,CO2-H?SiO?SiH?多晶硅高

溫

生

長約

1

2

0

0SiH?-H?Si外延生長SiCl?-H?CVD

裝置的組戰(zhàn)反應(yīng)室CVD裝

置蒸發(fā)容器氣體流

量控制

系統(tǒng)排氣處理系統(tǒng)排氣系

統(tǒng)CVD

裝置的選并主要考慮的因素有

：①

反

應(yīng)

室

的

形

狀

和

結(jié)

構(gòu)

(

主

要

是

為

了

制

備

均

勻

薄

膜)

一般采用水平型、

垂直型和圓筒型。②

加熱方法和加熱溫度加熱方式有：

電加熱、

高頻誘導加熱、

紅外輻射加熱、

激

光加熱等。③氣體供應(yīng)方式④基材材質(zhì)和形狀⑤氣密性和真空度⑥原料氣體種類和產(chǎn)量影

響CVD

說

積

屬

質(zhì)

量

1.

沉

積

溫

度今等蒸像子準聚材囊面吸時知射微罪角取頻快，況積速

率也越快，

此沉積層致密型好，結(jié)晶完美，但過高的

沉積溫度也會造成晶粒粗大的現(xiàn)象。2.

反

應(yīng)

氣

體

分

壓反應(yīng)氣體配比直接影響沉積層形核、

生長、

沉積速率、組

織

結(jié)

構(gòu)

和

成

分

等

。3.

沉積室壓力沉

積

室

的

壓

力

會

影

響

沉

積

室

內(nèi)

熱

量

、

質(zhì)

量

及

動

量

的

傳輸，從而影響沉積速率·沉積層質(zhì)量和沉積層厚度的均

勻

性

。CVD

為

種

美等離子化學沉積(PCVD)可以在較低溫度下反應(yīng)生成無定形薄膜i

,

典型的基材溫度是300℃金屬有機化學沉積

(MOCVD)適用范圍廣，幾乎可以生長所有化合物及合金半導體；可以生長超薄外延層，獲得很陡的界面過渡，

生長各種異質(zhì)結(jié)

構(gòu)：外延層均勻性好，基材溫度低，

生長易于控制，

適宜于大規(guī)模生產(chǎn)。CVDCVD

為發(fā)用●

應(yīng)用于材料的制備開發(fā)開

發(fā)

新

型

結(jié)

構(gòu)

材

料

或

功

能

材

料

(

制

備

纖

維

增

強

陶

瓷基

復

合

材

料

、

C/C

復

合

材

料

等

的

制

備

。

介

電

材

料、光波

導

材

料

、

粉

體

材

料

和

電

池

電

極

材

料

等

的

制

備

。

如●

制

備

涂

鍍

層硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具的表面處理表

面

改

善

和

提

高

材

料

或

零

件

的

表

面

性

能

(

提

高

或

改善材料或部件的抗氧化、耐磨、耐蝕以及某些電學、光

學

和

摩

擦

學

性

能

)

;納(S米iC

,B料f);；制制備備功難能熔材材料料的粉末、

晶須、Ta?Os

薄膜的制備CVD

凸

發(fā)

展隨

著CVD

和

PVD

技術(shù)的迅速發(fā)展，

目前把兩者技

術(shù)結(jié)合而發(fā)展了

一

種新的氣相沉積技術(shù)

—

等離子

體增強化學氣相沉積技術(shù)

(PECVD)。特點：具有沉積溫度低