CVD技术

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化学气相沉积(CVD)技术及应用

CVD的应用－半导体
➢低介电常数薄膜—布线间绝缘用的SiO2系薄膜 (F的加入)
➢微小电容器—铁电体的CVD，良好的台阶涂敷，适合微细加工，保证高介电常数
➢高容量电容—半球形晶粒多晶Si-CVD
CVD的应用－半导体
➢对高密度LSI的超微细孔（连接孔或通孔）进行处理—金属CVD，膜层纯度高，深孔埋入和孔底涂敷效果好
➢高纯度单晶—有机金属CVD
CVD的其他应用
➢TFT（thin film transistor,薄膜晶体管）
➢大面积且性能一致的低成本薄膜 ➢PCVD温度低，适合连续化生产
S.M. Han, J.H. Park, S.G. Park et al.,Thin Solid Films, 515 (2007) 7442-7445
源瓶载带气体
MFC 纯化
MFC 纯化
真空泵
气瓶
源气体
气瓶
置换气体
排气处理装置
基板进出
废气排放（或储存）
热CVD法成膜原理
原料气体热分解化学反应
排气
成膜过程:
二次生成物
未反应气体 1.反应气体被基体表面吸附;
2.反应气体向基体表面扩散;
抽取
3.在基体表面发生反应;
吸附表面反应
脱离沉积
类金刚石薄膜：理想的刀具材料，国内外研究热点，已经有相关产品。
胡如夫, 孙方宏，制造工艺与制造技术，1 （2007）74-76
CVD的应用－半导体
➢LSI（large scale integrated circuit）大规模集成电路
➢多层布线的层间绝缘膜，金属布线，电阻及散热材料等
Y. Akasaka, Thin Solid Films, in press

cvd技术原理

cvd技术原理CVD技术原理CVD技术，即化学气相沉积技术（Chemical Vapor Deposition），是一种常用的薄膜制备技术。

它通过在高温下使气体反应生成固态产物，并在基底表面上沉积出所需的薄膜。

CVD技术在微电子、光电子、材料科学等领域有着广泛的应用。

CVD技术的原理基于气相反应。

一般来说，CVD过程需要满足以下几个条件：合适的气相反应物、合适的反应温度、合适的反应压力以及合适的基底材料。

基于这些条件，CVD技术可分为热CVD 和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）两种。

热CVD是最常见的CVD技术。

它利用热源提供反应所需的能量，使气相反应物在表面上发生化学反应并沉积。

在热CVD过程中，反应物质会通过扩散从气相转移到基底表面。

这个过程需要满足一定的反应温度和压力，以保证反应物质能够在基底表面上扩散并反应。

PECVD是一种利用等离子体激发反应的CVD技术。

它通过加入外部能量，如辐射或电场，将反应物质激发成等离子体态，从而提高反应速率和降低反应温度。

PECVD技术在低温下就能实现薄膜的沉积，从而避免了基底材料的热损伤。

CVD技术的核心是反应机理。

在CVD过程中，反应物质通过提供能量激发为活性物种，这些活性物种在基底表面上发生化学反应并沉积。

具体的反应机理因不同的材料而异。

以石墨烯的CVD制备为例，常用的反应物为甲烷（CH4），其在高温下分解生成碳原子，然后这些碳原子在基底表面上重新排列并形成石墨烯薄膜。

除了反应机理，反应条件也对CVD技术的薄膜性能有着重要影响。

例如，反应温度会影响薄膜的结晶度和晶粒尺寸，高温下有利于晶粒长大，但过高的温度可能导致杂质的掺入。

反应压力则会影响薄膜的致密度和表面平整度，较高的压力有助于提高薄膜的致密性，但过高的压力可能导致薄膜的开裂和应力增大。

CVD技术还可以通过控制反应气氛、引入掺杂气体以及改变基底表面的形貌等手段来调控薄膜的性质。

例如，通过在反应气氛中引入硼烷（B2H6）可以在沉积的硅薄膜中引入硼元素，从而改变硅薄膜的导电性能。

cvd 硅碳多孔碳沉积

CVD 硅碳多孔碳沉积什么是CVD？化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）是一种常用的薄膜制备技术。

它通过在高温下将气体或蒸汽中的化学物质转化为固态材料，从而在基底表面上形成薄膜。

CVD技术被广泛应用于半导体、光电子、陶瓷、涂层等领域。

硅碳薄膜硅碳（SiC）是一种由硅和碳元素组成的化合物。

硅碳具有优良的机械性能、热性能和化学稳定性，因此在许多领域中得到了广泛应用。

硅碳还具有优异的电子特性，可用于制造半导体器件。

硅碳薄膜可以通过CVD技术制备。

在CVD过程中，通常使用硅源和碳源气体，如二甲基硅烷（DMS）和甲烷（CH4），通过热解反应在基底表面上沉积出硅碳薄膜。

CVD制备的硅碳薄膜具有均匀的化学组成和良好的结晶性能。

硅碳薄膜的应用非常广泛。

在半导体行业中，硅碳薄膜可用作隔离层、衬底材料和电极。

在涂层领域，硅碳薄膜可用于提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。

此外，硅碳薄膜还可以用于制备光学器件、传感器和生物医学材料等。

多孔碳材料多孔碳是一种具有高比表面积和丰富孔隙结构的碳材料。

它通常由有机前驱体（如聚苯乙烯）通过炭化或热解制备而成。

多孔碳具有许多优异的特性，如低密度、高孔隙率、优良的吸附性能和导电性能等。

CVD技术可用于制备多孔碳材料。

在CVD过程中，选择合适的前驱体和反应条件，通过热解反应形成多孔结构，并在基底表面上沉积出多孔碳材料。

通过调控反应条件和前驱体的选择，可以控制多孔碳材料的孔隙结构和形貌。

多孔碳材料具有广泛的应用领域。

在能源存储领域，多孔碳可用作超级电容器和锂离子电池的电极材料。

在环境保护领域，多孔碳可用于吸附和去除有害物质。

此外，多孔碳还可用于催化剂载体、分离膜和传感器等。

沉积过程CVD沉积过程一般包括以下几个步骤：1.基底预处理：将基底表面清洗干净，并进行表面活化处理，以提高薄膜的附着力。

2.反应气体供给：将反应气体引入反应室中，通常需要通过气体流量控制器来控制反应气体的流量。

CVD的原理与工艺

CVD的原理与工艺CVD（化学气相沉积）是一种常用的薄膜制备技术，通过在高温条件下将气体衍生物在固体表面沉积形成薄膜。

它在半导体、光电子、材料科学等领域有着广泛的应用。

本文将介绍CVD的基本原理和常见的工艺流程。

CVD的基本原理是利用气体在固体表面发生化学反应产生固体沉积。

其过程可以简单概括为三个步骤：传输扩散、化学反应和沉积。

首先，在高温下，气体分子从气相传输到固相表面，这个过程称为传输扩散。

然后，在固体表面发生化学反应，气体分子与表面原子或分子发生物理或化学相互作用。

最后，与固体表面反应的产物发生聚集并沉积到固相表面上，形成薄膜。

CVD工艺可以分为四个主要组成部分：反应室、基底、前驱物和载气。

反应室是进行反应的容器，通常由高温和高真空环境下的材料制成。

基底是待沉积薄膜的衬底，可以是玻璃、硅等多种材料。

前驱物是产生沉积薄膜的化学物质，通常是气态或液态的。

载气是用来稀释前驱物的气体，使其在反应室中更均匀地传输。

CVD的工艺流程是在反应室中将前驱物供应和载气送入，通过传输扩散和化学反应后，形成薄膜并覆盖在基底上。

根据前驱物供应的方式和反应室的特点，CVD可以分为几个常见的工艺类型。

最常见的是热CVD，也称为低压CVD（LPCVD）。

在低压下，前驱物和气体通过加热传输到反应室中，沉积在基底上。

这种方法适用于高温下的材料制备，例如多晶硅、氮化硅等。

另一种常见的是PECVD（等离子体增晶体化学气相沉积）。

在PECVD 中，通过产生等离子体来激活前驱物的化学反应。

在等离子体的作用下，前驱物转化为离子和活性物种，进一步在基底上反应形成薄膜。

这种方法适用于制备非晶硅、氮化硅等。

还有一种CVD工艺称为MOCVD（金属有机化学气相沉积）。

在MOCVD 中，金属有机化合物作为前驱物供应，经氢气或氨气稀释。

通过热解和化学反应，金属有机前驱物转化为金属原子和活性物种，在基底上形成薄膜。

这种方法适用于制备复杂的金属氧化物、尖晶石等。

2、化学气相沉积法(CVD)

特点：通过无机途径制膜，有时只需在室温进行干燥即可，因此容易制得10层以上而无龟裂的多层氧化物薄膜。但是用无机法制得的薄膜与基板的附着力较差，而且很难找到合适的能同时溶解多种氧化物的溶剂。因此，目前采用溶胶·凝胶法制备氧化物薄膜，仍以有机途径为主。

溶胶-凝胶制造薄膜的特点： (A)工艺设备简单，成本低。 (B)低温制备。 (C)能制备大面积、复杂形状、不同基底的膜。 (D)便于制备多组元薄膜，容易控制薄膜的成分及结构。 (E)对基底材料几乎无选择性。 (F)以氧化物膜为主。 (G)膜致密性较差，易收缩，开裂。

过饱和度(β)定义为 β=(pA)g/(pA)s 式中，(pA)g是气体热力学平衡求出A的分压；(pA)s是在AB固体化合物的析出温度时的平衡蒸气压。 CVD法析出的化合物形状的决定因素：反应温度、有助于反应的不同化学物质的过饱和度、在反应温度时的成核速率等。为了得到优质的薄膜，必须防止在气相中由气相-气相反应生成均相核，即应首先设定在基片表面促进成核的条件。
(E)微波等离子体化学气相沉积(MWPECVD)

定义：利用微波能电离气体而形成等离子体，将微波作为CVD过程能量供给形式的一种CVD 新工艺。属于低温等离子体范围。特点： ①在一定的条件下，它能使气体高度电离和离解，产生很多活性等离子体。 ②它可以在很宽的气压范围内获得。低压时：Te>>Tg，这对有机反应、表面处理等尤为有利，人们称之为冷等离子体；高压时：Te≈Tg，它的性质类似于直流弧，人们称之为热等离子体。

(C)激光化学气相沉积(LCVD)

定义：用激光束照射封闭于气室内的反应气体，诱发化学反应，生成物沉积在置于气室内的基板上。是将激光应用于常规CVD的一种新技术，通过激光活化而使常规CVD技术得到强化，工作温度大大降低，在这个意义上LCVD 类似于PECVD。 LCVD 技术的优点：沉积过程中不直接加热整块基板，可按需要进行沉积，空间选择性好，甚至可使薄膜生成限制在基板的任意微区内；避免杂质的迁移和来自基板的自掺杂；沉积速度比CVD快。

化学气相沉积法cvd

化学气相沉积法cvd1. 什么是化学气相沉积法（CVD）?CVD是chemical vapor deposition的缩写，是一种用于有机薄膜或无机薄膜制造的技术。

它是一种通过将溶剂热散发形成薄膜的过程。

在溶剂中添加了几种原料，其原理是热释放过程中会产生气态原料。

当这些气态化合物沉积（即固化）在共晶材料表面（如金属和绝缘体表面）上，就形成了膜。

2. CVD的工艺流程CVD的工艺流程大体由以下几步组成：（1）预处理：为了提高沉积物的附着性，之前必须进行表面清洁处理，以去除表面杂质或灰尘，在清洁过程中包括清洁、光饰、腐蚀等工艺；（2）CVD反应：使用适当的存在溶解性的原料制成气相，并将其放入加热的真空容器中，使存在的气态原料发生反应，被吸附在真空容器中的易沉积材料上，以形成膜；（3）膜层检测：膜厚测量或影像技术，横断面或芯片的扫描电子显微镜技术或接触角测量等方法；（4）产品评估：分析能够表明膜的界面强度，膜厚，抗划痕性能，耐腐蚀性以及相关介电性质等，为满足不同产品要求，对CVD参数进行适当调整，确保产品达到规定的质量。

3. CVD的优缺点（1）优点：（a）CVD制备的膜可以用于制备多种复合薄膜，可以使用单种原料或多个原料来改变所需的膜功能；（b）CVD可以成功地在某些维持低工作温度、低原料充放温度的薄膜制备中，能够有效地防止薄膜退化及基材损坏；（c）比较适合制备大区域的膜，且制备的膜厚度一致性良好，沉积膜所需时间比较短；除此之外，CVD还有改变膜特性可控性高，维护简单等优点。

（2）缺点：（a）制备多金属复合膜时易出现困难；（b）CVD由多个立体结构构成的微纳米膜在活度调节和温度控制方面难以得到一致的条件；（c）当原料遇到有机结构时，很容易产生氧化，从而减弱了其膜性能；（d）还容易出现沉积反应系统中氧化物及污染阴离子等杂质污染物，影响膜层的清洁性及性能。

4. CVD的应用范围CVD非常适合制备有机薄膜以实现有效阻挡载流子（如氧）和气体（如水蒸气）的分子穿过，保护容器不受环境污染。

CVD技术

3测试

用D/max3c自动X射线衍射仪（XRD）分析ZnS的相结构，并通过H800型透射电镜（TEM）分析ZnS的显微结构。将ZnS片光学抛光达Ⅴ级光洁度后用UV365型分光光度计测试其近红外透过率
4实验结果与分析

XRD分析表明：当H2S/Zn摩尔流量比为0.5时，在550～650℃的温度范围内，ZnS基本以闪锌矿结构存在；随沉积温度升至700℃时，ZnS大部分以闪锌矿结构存在，但有微量的ZnS以纤锌矿结构存在，如图1所示。当沉积温度为650℃时，在H2S/Zn摩尔流量比为0.5～1.5的范围内，ZnS基本以闪锌矿结构存在；随着H2S/Zn摩尔流量比的进一步升高， ZnS中开始有纤锌矿结构出现，且其含量逐渐增多，如图2所示。
2样品制备

CVD法制备ZnS块材料的实验在一个水平式石英管反应炉中进行。反应炉分为锌蒸发区和沉积区，采用三温区电阻加热方式加热。所用原料为H2S气体和分析纯Zn，衬底选用石墨。H2S气体的流量由转子流量计控制，Zn的流量通过调节Zn蒸发温度来控制，沉积区压力保持在5333Pa。分别改变沉积温度Td（变化范围为550～700℃）和H2S/Zn摩尔流量比r（变化范围为0.5～20）制备出ZnS块材料，其中 Td=650℃和r=0.5的样品记为S1，Td=700℃和r=0.5的样品记为S2，Td=650℃和r=16.7的样品记为S3。
PECVD法沉积多晶硅薄膜
一.制备设备:
二.制备的三个阶段:
1.选用的反应气体为SiF4和H2混合气体 2.加入少量的SiH4后,沉积速率提高了近10倍
3.SiH4分解产生活性粒子Si、H、SiH2 和SiH3等.
4.活性粒子在衬底表面的吸附和扩散.

第六章CVD技术介绍

第三节化学气相沉积的装置
气源控制部分沉积反应室沉积温控部件真空系统压力控制系统其他（增强或激活设备）
半导体超纯多晶硅的沉积生产装置
常压单晶外延和多晶薄膜沉积装置
等离子体增强CVD装置
控制面板
O2
MFC
O2
Cooling Water
Microwav e
微波
发生器
ECR
第六章 CVD技术简介
第一节化学气相沉积技术的发展历史
化学气相沉积是利用气态或蒸汽态的物质在气相或气固界面上反应生成固态沉积物的技术．
化学气相沉积原意为化学蒸汽沉积(Chemical Vapor Deposition, For Short CVD)
２０世纪６０年代该项技术的另一名称为蒸汽镀根据沉积过程分为PVD和CVD PVD包括：真空蒸发、溅射、离子镀直接依靠气体反应或等离子体放电增强气体反应的称
为CVD或PCVD or PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)
20世纪50年代注重于刀具涂层的应用。
20世纪60~70年代注重于半导体和集成电路技术发展和生产需求，CVD技术成为超纯硅原料的唯一生产方法和Ⅲ~Ⅴ族半导体、Ⅱ~Ⅵ族半导体单晶外延的基本生产方法。
CVD技术的要求
反应原料是气态或易于挥发成蒸汽的液态或固态物质
反应易于生成所需要的沉积物而其它副产物保留在气相中排出或易分离
整个操作较易于控制
化学气相沉淀的反应类型
简单热分解和热分解反应沉积氧化还原反应沉积合成反应沉积化学输运反应沉积等离子体增强的反应沉积其他能源（激光）增强的反应沉积
20世纪80年代低压CVD金刚石薄膜

第六讲化学气相沉积CVD技术

如:当反应速度与物质浓度的一次方成正比时，则反应属于一级反应。如下述的正向反应
SiCl4+2H2Si+4HCl SiCl3H+H2Si+3HCl SiCl2H2Si+2HCl SiClH3Si+HCl+H2 SiCl2+H2Si+2HCl SiH4Si+2H2
6个反应，6个平衡常数 K
化学气相沉积化学反应平衡的计算
将各反应的平衡常数记为 K1、K2 至 K6，写出 G 与各组元活度（压力 pi）的关系；固态 Si 的活度可认为等于 1
化学气相沉积化学反应平衡的计算
热力学计算不仅可预测CVD过程进行的方向，还可提供化学平衡的详细信息，这提供了对过程进行优化的可能性
为此，需要给定温度T、压力P、初始化学组成 x0，求解反应在化学平衡时各组分的分压 pi 或浓度 xi
但在这种计算中，需要加以考虑的物质种类往往很多
化学气相沉积化学反应平衡的计算
第一个例子：利用 H2 还原 SiCl4 制备硅薄膜时:
SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)
(1200C)
这样一个简单的反应平衡问题，人们认为: 至少要考虑八个
气体组分：SiCl4、SiCl3H、SiCl2H2、SiClH3、SiH4、SiCl2、 HCl 和 H2，它们之间由以下六个化学反应联系在一起：
和由六氟化物制备难熔金属 W、Mo 薄膜的反应
WF6(g)+3H2(g)W(s)+6HF(g) (300C)
化学气相沉积反应的类型
氧化反应
如利用 O2 作为氧化剂制备 SiO2 薄膜的氧化反应
SiH4(g)+O2(g)SiO2(s)+2H2(g)

CVD技术

CVD技术化学气相淀积(chemicalvapordeposition)是通过气态物质的化学反应在衬底上淀积一层薄膜材料的过程cvd技术特点：它具有沉积温度低、薄膜成分和厚度易于控制、均匀性和重复性好、台阶覆盖率好、适用范围广、设备简单等一系列优点cvd方法几乎可以淀积集成电路工艺中所需要的各种薄膜，例如掺杂或不掺杂的sio2、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属(钨、钼)等常见的CVD技术包括：(1)常压化学气相淀积（apcvd）；(2)低压化w气相淀积（lpcvd）；(3)等离子增强化w气相淀积（pecvd）常见的CVD薄膜包括二氧化硅（通常直接称为氧化层）、氮化硅、多晶硅难熔金属及其硅化物常压化学汽相淀积(npcvd)(normalpressurecvd)大气压化学气相沉积（APCVD/npcvd）是一种在大气压下进行化学气相沉积的方法，是化学气相沉积的最初方法。

该工艺所需系统简单，反应速度快，沉积速率可达1000a/min以上，特别适用于介质沉积，但缺点是均匀性差。

因此，APCVD通常用于厚介质沉积。

npcvd为最简单的cvd法，使用于各种领域中。

其一般装置是由(1)输送反应气体至反应炉的载气体精密装置；(2)使反应气体原料气化的反应气体气化室；(3)反应炉；(4)反应后的气体回收装置等所构成。

其中中心部分为反应炉，炉的形式可分为四个种类，这些装置中重点为如何将反应气体均匀送入，故需在反应气体的流动与基板位置上用心改进。

当为水平时，则基板倾斜；当为纵型时，着反应气体由中心吹出，且使基板夹具回转。

而汽缸型亦可同时收容多数基板且使夹具旋转。

为扩散炉型时，在基板的上游加有混和气体使成乱流的装置。

低压化学气相沉积（LPCVD）随着半导体工艺特征尺寸的减小，对薄膜的均匀性要求及膜厚的误差要求不断提高，出现了低压化学气相淀积(lpcvd)。

低压化学气相淀积是指系统工作在较低的压强下的一种化学气相淀积的方法。

cvd化学气相沉积

cvd化学气相沉积
CVD（化学气相沉积）是一种从气体中利用化学反应合成出新的物质的技术，它已被用于制造出多种多样的材料，如金属、碳纳米管以及其他复合材料。

本文将探讨CVD的原理，方法以及其在工业界的应用。

CVD技术是通过将特定成分的气体混合在一起，再采用一定温度和压力环境下施加电压进行电弧分解，利用热力学原理，使气体中的原材料发生反应，生成新的物质，从而达到所需的形态以及性能的目的。

CVD的技术可以分为三类，即低温CVD（LTCVD）、中温CVD（MTCVD）和高温CVD（HTCVD），根据施工温度的不同而区分。

低温CVD使用温度较低，常在室温到200℃之间；中温CVD温度一般在200-600℃之间；而高温CVD温度大多在600℃以上，最高可达1200℃。

CVD技术在工业界的应用主要有两方面。

一是在半导体工艺中用它来制备晶体硅、硅钝化等；二是在机械制造及包装，它可用于制造电子组件、集成电路零件等。

例如，CVD技术可以用来弥补喷涂的不足，可以用来在定尺寸结构体上制造出精细的层状结构，如电路板中的互连层、腐蚀抑制剂层等。

此外，CVD技术还可以用来制造碳纳米管、金属纳米管、有机结构体和金属复合材料等。

这些新材料在电子、机械、橡胶、塑料等行业有广泛的应用。

综上所述，CVD技术的特点是简便、快速、成本低，是制造金属、
碳纳米管以及其他复合材料的理想方法。

因而，它在工业界中得到了广泛的应用，是当今材料制备和技术发展的重要途径。

cvd 化学气相沉积

cvd 化学气相沉积CVD（化学气相沉积）是一种重要的薄膜制备技术，广泛应用于微电子、材料科学、纳米技术等领域。

本文将介绍CVD的基本原理、应用领域以及未来发展方向。

让我们来了解CVD的基本原理。

化学气相沉积是一种在气相条件下通过化学反应生成固体薄膜的技术。

它的基本原理是在高温下，将气体或液体前体物质引入反应室中，通过化学反应形成气相中间体，然后在衬底上沉积出所需的固体薄膜。

CVD的反应过程主要包括气体输运、吸附、表面反应和膜沉积等步骤。

CVD技术具有许多优点，如制备的薄膜具有高纯度、均匀性好、可控性强等特点。

此外，CVD还可以在复杂的表面形貌上进行薄膜沉积，如纳米颗粒、多孔膜等。

因此，CVD被广泛应用于微电子行业，用于制备晶体管、集成电路、显示器件等。

同时，它也被应用于材料科学领域，用于制备超硬材料、陶瓷薄膜、光学薄膜等。

除了微电子和材料科学领域，CVD还在纳米技术领域得到了广泛应用。

纳米领域的发展对CVD技术提出了更高的要求，例如制备纳米线、纳米颗粒和纳米薄膜等。

由于CVD具有优异的可控性和均匀性，它成为了纳米材料制备的重要工具。

通过调节反应条件和前体物质的选择，可以实现对纳米材料形貌、大小和组成的精确控制。

未来，CVD技术在能源领域和生物医学领域的应用也备受关注。

在能源领域，CVD可以用于制备高效的太阳能电池、燃料电池等器件。

通过优化薄膜的能带结构和界面特性，可以提高能源转换效率。

在生物医学领域，CVD可以用于制备生物传感器、药物传递系统等。

通过在表面修饰功能性薄膜，可以实现对生物分子的高灵敏检测和精确控制。

CVD是一种重要的化学气相沉积技术，广泛应用于微电子、材料科学、纳米技术等领域。

它具有优异的可控性和均匀性，可以制备高纯度、均匀性好的薄膜。

随着纳米技术和能源领域的快速发展，CVD技术在这些领域的应用前景非常广阔。

未来，我们可以期待CVD技术在更多领域的突破和创新。

薄膜制备技术CVD

7
气态源物质使之发生热分解，最后在衬底上沉积出所需的固态材料。热分解发可应用于制备金属、半导体以及绝缘材料等。最常见的热分解反应有四种。（a）氢化物分解
SiH4 Si 2H 2
（b）金属有机化合物的热分解
Ni(CO) 4 Ni 4CO
（c）氢化物和金属有机化合物体系的热分解
（d）其他气态络合物及复合物的热分解
21
图1 化学气相沉积的五个主要的机构
(a)反应物已扩散通过界面边界层；(b)反应物吸附在基片的表面；(c) 化学沉积反应发生； (d) 部分生成物已扩散通过界面边界层；(e)生成物与反应物进入主气流里，并离开系统
22
•
任何流体的传递或输送现象，都会涉及到热能的传递、动量的传递及质量的传递等三大传递现象。
8
(2)氧化还原反应沉积
一些元素的氢化物、有机烷基化合物常常是气态的或者
是易于挥发的液体或固体，便于使用在CVD技术中。如
果同时通入氧气，在反应器中发生氧化反应时就沉积出相应于该元素的氧化物薄膜。例如：
SiH 4 2O2 SiO2 2H 2O
Al2 (CH3 )6 12O2 Al2O3 9H 2O 6CO2
实现气体辉光放电在沉积反应器中产生等离子体。
•
由于等离子体中正离子、电子和中性反应分子相互碰撞，可以大大降低沉积温度，例如硅烷和氨气的反应在通常条件下，约在 850℃左右反应并沉积氮化硅，但在等离子体增强反应
的条件下，只需在350℃左右就可以生成氮化硅。
14
•
一些常用的PECVD反应有：
SiH 4 xN 2O SiOx (或SiOx H y ) ......
•
激光束 W (CO)6 W 6CO

晶体生长技术-CVD原理

段。
CVD技术的应用领域
半导体工业
CVD技术在半导体工业中应用广泛，用于制备薄膜材料和器件，如集成电路、太阳能电池
等。
陶瓷工业
CVD技术可用于制备高性能陶瓷材料，如高温陶瓷、耐磨陶瓷等。
航空航天领域
CVD技术可用于制备高性能复合材料和涂层，提高航空航天器的性能和寿命。
其他领域
CVD技术在光学、医学、能源等领域也有广泛应用，如制备光学薄膜、生物材料、燃料电
晶体生长技术-cvd原理
• CVD技术简介 • CVD原理 • CVD技术分类 • CVD技术优缺点 • CVD技术应用实例
01
CVD技术简介
定义与特点
定义
化学气相沉积（CVD）是一种利用化学反应在基材表面生成固态沉积物的技术。
特点
CVD技术具有沉积温度低、基材形状灵活、可大面积制备等优点，适用于制备各种高性能材料和器件。
生长速率高
CVD技术可以实现快速生长，提高晶体生长效率。
生长温度低
CVD技术通常在较低的温度下进行，有利于生长高质量的晶体。
晶体质量高
CVD技术可以生长出高质量、高纯度的晶体。
CVD技术的缺点
成本高
CVD技术需要使用大量的原材料和能源，导致成本较高。
生长条件难以控制
CVD技术的生长条件较为复杂，需要精确控制各项参数，增加了技术难度。
激光诱导化学气相沉积
原理
利用激光诱导气态前驱体发生光化学反应，形成固态薄膜的技术。
特点
沉积速率高，薄膜成分和结构可控，适用于高熔点材料和特殊性能薄膜的制备。
应用
在光学、半导体、传感器等领域有重要应用。
04
CVD技术优缺点

24_cvd工艺原理及设备介绍

➢ 4个Cassette Stage:A,B,C,D(向外从左向右) ➢ 层流净化罩(Laminar Flow Hood):Class 10 ➢ 最大能力:24(目前20 Slot/Cassette) ➢ Light Curtain(红外线):防止设备自动进行时有人接近 Stage ➢ 设备状态指示器
6 . 绝缘膜、有源膜成膜机理
(1) SiNX绝缘膜：通过SiH4与NH3混合气体作为反应气体,
辉光放电生成等离子体在衬底上成膜。
(2) a-Si:H有源层膜：SiH4气体在反应室中通过辉光放电，经过一
系列初级、次级反应，生成包括离子、子活性团等较复杂的反应
产物，最终生成a-Si:H薄膜沉积在衬底上，其中直接参与薄膜
ARRAY工艺构成
1 . CVD的介绍
一种利用化学反应方式,将反应物(气体)生成固态的产物,并沉积在基片表面的薄膜沉积技术. 如可生成: 导体: W(钨)等; 半导体:Poly-Si(多晶硅), 非晶硅等; 绝缘体(介电材质): SiO2, Si3N4等.
2.PECVD的介绍
为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积 (PECVD).
PROCESS CHAMBER的湿洗
清洗程序移除了在process chamber内substrate processing 过程中产生的颗粒和副产品
有规律的湿洗所有内表面和暴露在工序里的部件。任何特定腔体需要的清洗频率都和substrates的数量相称。
在清洗chamber和它的部件的时候要小心，因为典型的process reactants能产生有毒的副产品。在清洗程序中要保持按照安全说明作业

CVD

化学气相沉积技术
CVD
化学气相沉积技术
化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition---CVD）

沉积是指一种材料以物理方式沉积在基体表面的成型工艺过程。 CVD是一种用来产生纯度高、性能好的固态材料的化学技术。该技术将基底暴露在一种或多种不同的前驱物下，通过在基底表面发生化学反应或化学分解来沉积产生薄膜。

PECVD---工作原理

1. 2.
以碳氢化合物（CH4、C2H2等）为气体原料与氢气混合，利用微波使碳氢化合物离解，在等离子态时，氢离子相互结合成氢气，可以被抽真空设备抽走，剩下的碳离子带正电荷，因此在需生长金刚石薄膜或钻石的基体上通负电，在电场的引导下，带正电荷的碳离子就会向通负电的基体移动，最后沉淀在基体上。在金刚石基体上按照金刚石晶格生长出单晶钻石；在非金刚石（Si、SiC等）基体上生长出多晶金刚石薄膜层。CVFra bibliotek技术的分类

1.常压化学气相沉积 APCVD (Atmospheric Pressure CVD) 2.低压化学气相沉积 LPCVD (Low-pressure CVD) 3. 等离子体增强化学气相沉积PECVD ( Plasma Enhanced CVD )
CVD技术的应用
使用CVD技术可以沉积不同形式的材料包括：单晶、多晶、非晶及磊晶材料。这些材料包含：硅、碳纤维、碳纳米纤维、纳米线、纳米碳管、SiO2、硅碳、氮化硅、氮氧化硅等材料。 CVD可用来合成钻石。

CVD技术举例---PECVD
PECVD是借助微波使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，利用了等离子体的化学活性很强的特点来促进反应，可使化学反应能在较低的温度下进行，在基体上沉积出所期望的薄膜。使用PECVD可以合成钻石。相比原有的利用高温高压的方法将碳转变为钻石的方法，生产要求大大降低，随着技术的不断改进，将可以批量生产出大颗粒的钻石。

5 第五讲 CVD技术

物质源
激活方法制作温度成膜速率
生成膜物质的蒸气
消耗蒸发热，电离等 250~2000℃（蒸发源） 25℃至合适温度（基片） 5~250
m / h
用途
可制作薄膜的材料
装饰，电子材料，光学
所有固体（C、Ta、W困难）、卤化物和热稳定化合物
化学气相沉积法(CVD)装臵基本结构
样品
CVD装臵：
阀
MOCVD装臵与一般CVD装臵的区别仅在于前者使用的是有机金属化合物作为反应物；
使用有机金属化合物的优点在于这类化合物在较低的温度下即呈气态存在，避免了Al、Ga、Zn等液态金属蒸发过程的复杂性，因而其对工艺的敏感性小，重复性好； MOCVD过程涉及的仅是有机金属化合物的热解，如 Ga(CH3)3(g)+AsH3(g)GaAs(s)+3CH4(g) (700C) 其主要应用于III-V和II-VI化合物半导体材料的薄膜生长。
化学气相沉积与PVD时不同，CVD过程的气压一般较高，因为较高的压力有助于提高薄膜的沉积速率，此时
气体的流动状态处于粘滞流状态气相分子的运动路径不再是直线气相分子在衬底上的沉积几率不再是100%，而是取决于气压、温度、气体组成、气体激发状态、薄膜表面状态等多个因素
粘滞流 viscous flow：气体分子的平均自由程远小于导管最小
低压cvdlpcvd低压cvd在显著低于大气压下工作与常压cvd相比其优点在于?显著提高的气体流速v0?显著提高了反应气体的扩散系数d?降低压力可以提高反应气体气相反应产物通过边界层的扩散能力其总效果将是薄膜的沉积速率的提高?薄膜厚度更均匀气相形核引起颗粒污染的几率小薄膜较为致密沉积过程容易控制等优点激光辅助cvd?激光辅助cvd是采用激光作为辅助的激发手段促进或控制cvd过程进行的薄膜沉积技术?激光束在cvd过程中可以发挥以下两种作用

晶体生长技术-CVD原理

质，如H2、N2、CH4、Ar等，只用流量计就能控制反应气体流量，而不需要控制温度。这就使涂层设备系统大为简化，对获得高质量涂层成分和组织十分有利。
CVD反应物质源

2）液态物质源：在室温下呈液态的反应物质,如TiCl4、 CH3CN 、SiCl4、VCl4等，控制液态物质源进入沉积室的量，一般采用控制载气和加热温度，当载气（如H2、Ar等）通过被加热的物质源时，就会携带一定数量这种物质的饱和蒸气。载气携带物质量，可由该液体在不同温度下的饱和蒸气压数据或蒸气压随温度变化的曲线，定量地估算出单位时间内进入反应室的蒸气量n，其单位为：mol/min N=10^2*RTF/RT 式中 RT----液体饱和蒸气压（以atm表示） F-----载气流量（L/min） T----势力学温度（K） R-----摩尔气体常数
由于低压，LPCVD中的边界层距离硅片表面更远，边界层分子密度低，使得反应气体很容易通过边界层，使硅片表面接触足够的反应气体分子：反应速度限制工艺。
低压化学气相沉积（LPCVD）
低压化学气相沉积（LPCVD）
LPCVD原理早期CVD 技术以开管系统为主，即Atmosphere Pressure CVD (APCVD)。近年来，CVD技术令人注目的新发展是低压CVD技术，即Low Pressure CVD（LPCVD）。 LPCVD原理与APCVD基本相同，主要差别是：低压下气体扩散系数增大，使气态反应物和副产物的质量传输速率加快，形成薄膜的反应速率增加。
CVD化学反应

CVD是通过一个或多个化学反应得以实现的，涉及到反应化学、热力学、动力学、输运现象、 CVD及薄膜的生长等。其反应方式有很多种，见下页表。
CVD反应条件

芯片cvd沉积技术

芯片cvd沉积技术芯片CVD沉积技术引言：芯片是现代电子设备中不可或缺的核心组件之一。

而芯片的制备过程中，CVD（化学气相沉积）技术发挥着重要的作用。

本文将介绍芯片CVD沉积技术的原理、应用和发展前景。

一、CVD技术的原理及工作过程CVD技术是一种通过化学反应在固体表面沉积物质的方法。

其基本原理是在高温和低压的条件下，将气体或液体中的化学物质转化为固态材料，并在芯片表面沉积形成薄膜。

CVD技术具体包括以下几个步骤：1. 前处理：在芯片表面进行清洗和活化处理，以提高表面的粘附性和反应活性。

2. 气体供给：将所需的气体通过气体管道引入反应室，其中包括反应物和载气。

3. 反应：在高温和低压的条件下，反应物分解并与芯片表面发生化学反应，生成所需的沉积物。

4. 气体排放：将反应后的废气排出反应室，以保持反应环境的稳定性。

二、CVD技术在芯片制备中的应用1. 薄膜沉积：CVD技术可以在芯片表面沉积各种功能性薄膜，如金属薄膜、氧化物薄膜和多层膜结构等。

这些薄膜可以用于电子元器件的导电层、绝缘层和隔离层等。

2. 晶体生长：CVD技术可以控制晶体的生长过程，通过调节反应条件和材料组分，可以获得高质量、高纯度的晶体材料，如硅、碳化硅和氮化镓等。

这些晶体材料可用于微电子器件的制造。

3. 掩膜制备：CVD技术可以在芯片表面形成光刻掩膜，用于制备微米级结构和电路图案。

这对于芯片的微细加工和集成非常重要。

三、CVD技术的发展前景随着科技的不断进步，CVD技术也在不断发展壮大。

未来，CVD技术在芯片制备中的应用将更加广泛和重要。

具体表现在以下几个方面：1. 薄膜性能的提升：CVD技术将不断改进，以提高薄膜的质量和性能。

例如，通过优化反应条件和材料选择，可以实现更高的薄膜导电性和化学稳定性。

2. 纳米级结构的制备：CVD技术将逐渐实现对纳米级结构的精确控制。

通过调节反应条件和使用特殊的催化剂，可以在芯片表面沉积出具有纳米级尺寸的结构，如纳米线和纳米颗粒等。

CVD技术

化学气相沉积(CVD)技术及应用

cvd技术原理

cvd 硅碳 多孔碳 沉积

CVD的原理与工艺

2、化学气相沉积法(CVD)

化学气相沉积法cvd

CVD技术

第六章CVD技术介绍

第六讲化学气相沉积CVD技术

CVD技术

cvd化学气相沉积

cvd 化学气相沉积

薄膜制备技术CVD

晶体生长技术-CVD原理

24_cvd工艺原理及设备介绍

CVD

5 第五讲 CVD技术

晶体生长技术-CVD原理

芯片cvd沉积技术

cvd 硅碳多孔碳沉积