化学气相沉积技术

CVD概述CVD法的主要特点CVD法制备薄膜的过程常见的CVD反应方式CVD反应物质源CVD装置的组成CVD装置的选择影响CVD沉积层质量的因素CVD的种类CVD的应用CVD概述与电镀相比，可以制成金属及非金属的各种各样材料的薄膜可以制成预定的多种成分的合金膜可以制成超硬，耐磨损，耐腐蚀的优质薄膜速度快附着性好在高温下沉积膜可以得到致密性和延展性方面优良的沉积膜射线损伤低装置简单，生产率高容易防止污染环境1.反应气体的热解2.反应气体向表面基材扩散3.反应气体吸附于基材的表面4.在基材表面上发生化学反应5.在基材表面上产生的气体副产物脱离表面而扩散掉或被真空泵抽掉，在基材表面沉积出固体反应产物薄膜①热分解反应②金属还原反应③化学输送反应④氧化或加水分解反应⑤等离子体激发反应等反应⑥金属有机物化学气相沉积a)气态物质源在室温下呈气体的物质如：𝐻2,𝐶𝐻4,𝑂2,𝑆iH4等b)液态物质源在室温下呈液体的反应物质，分为两种：一种是必须加入另一种物质与它反应，生成气体送入沉积室，另一种液态物质源在室温下或稍高一点的加热温度下就能得到较高的蒸汽压，这类液态反应源有𝑇iCl4，𝐶𝐻3CN,𝑆iCl4，𝐵𝐶𝑙3等c)固态物质源在室温下为固态的反应物质，需在较高的温度下才能升华出需要的蒸气量进入沉积室反应的物质，如：𝐴𝑙𝐶𝑙3，𝑁𝑏𝐶𝑙5，𝑇𝑎𝐶𝑙4CVD方法制备薄膜时基材的3个温度区域生长温度区/℃反应系薄膜应用实例低温生长室温~200紫外线激发CVD、臭氧氧化法𝑆iO2、𝑆𝑖3𝑁4钝化膜约400等离子体激发CVD𝑆iO2、𝑆𝑖3𝑁4约500𝑆iH4-𝑂2、𝑆iO2𝑆iO2中温生长约800𝑆iH4-𝑁𝐻3𝑆𝑖3钝化膜电极材料𝑆iH4-𝐶𝑂2、𝐻2𝑆iO2𝑆iCl4，𝐶𝑂2-𝐻2𝑆iO2𝑆iH4多晶硅高温生长约1200𝑆iH4-𝐻2𝑆𝑖外延生长𝑆iCl4-𝐻2CVD装置反应室气体流量控制系统蒸发容器排气系统排气处理系统主要考虑的因素有：①反应室的形状和结构（主要是为了制备均匀薄膜）一般采用水平型、垂直型和圆筒型。②加热方法和加热温度加热方式有：电加热、高频诱导加热、红外辐射加热、激光加热等。③气体供应方式④基材材质和形状⑤气密性和真空度⑥原料气体种类和产量1.沉积温度一般来说，温度越高，CVD化学反应速率越快，气体分子或原子在基材表面吸附和扩散作用越强，沉积速率也越快，此沉积层致密型好，结晶完美，但过高的沉积温度也会造成晶粒粗大的现象。2.反应气体分压反应气体配比直接影响沉积层形核、生长、沉积速率、组织结构和成分等。3.沉积室压力沉积室的压力会影响沉积室内热量、质量及动量的传输，从而影响沉积速率·沉积层质量和沉积层厚度的均匀性。等离子化学沉积(PCVD)CVD金属有机化学沉积（MOCVD）可以在较低温度下反应生成无定形薄膜i，典型的基材温度是300℃适用范围广，几乎可以生长所有化合物及合金半导体；可以生长超薄外延层，获得很陡的界面过渡，生长各种异质结构：外延层均匀性好，基材温度低，生长易于控制，适宜于大规模生产。应用于材料的制备开发开发新型结构材料或功能材料（制备纤维增强陶瓷基复合材料、C/C复合材料等的制备。介电材料、光波导材料、粉体材料和电池电极材料等的制备。如𝑇𝑎2𝑂5薄膜的制备制备涂镀层硬质合金可转位刀具的表面处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、耐蚀以及某些电学、光学和摩擦学性能）；制备纳米材料；制备难熔材料的粉末、晶须、纤维（SiCf,Bf)；制备功能材料随着CVD和PVD技术的迅速发展，目前把两者技术结合而发展了一种新的气相沉积技术—等离子体增强化学气相沉积技术（PECVD)。特点：具有沉积温度低（小于600℃）、应用范围广、设备简单、基材变形小、挠度性能好、沉积层均匀、可以渗透等特点。既克服了CVD技术沉积温度高、对基材材料要求严的缺点，又避免PVD技术附着力较差、设备复杂等不利条件，是一种具有很大发展前景和实际应用价值的新型高效气相沉积技术。