化学气相沉积法PPT课件
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化学气相沉积法PPT课件
CVD不同于PVD，PVD是利用蒸镀材料或溅射材料来制备 薄膜的。
CVD法是一种化学反应法，应用非常广泛，可制备多种物 质的薄膜，如单晶、多晶或非晶态无机薄膜，金刚石薄膜， 高Tc超导薄膜、透明导电薄膜以及某些敏感功能的薄膜。
2020/10/13
3
化学气相沉积薄膜的特点：
• 由于CVD法是利用各种气体反应来组成薄膜，所以可 以任意控制薄膜的组成，从而制得许多新的膜材。
化学气相沉积法
2020/10/13
姓名：尤凤霞 08材成
1
• 一.化学气相沉积的概念 • 二.化学气相沉积薄模的特点 • 三.化学气相沉积的分类 • 四.化学气相沉积的基本工艺流程 • 五.化学气相沉积的工艺方法
2020/10/13
2
ห้องสมุดไป่ตู้ 化学气相沉积的概念:
化学气相沉积（英文：Chemical Vapor Deposition，简称 CVD）是通过气相物质的化学反应的基材表面上沉积固态薄 膜的一种工艺方法。是一种用来产生纯度高、性能好的固 态材料的化学技术。各种化学反应，如分解、化合、还原、 置换等都可以用来沉积于基片的固体薄膜，而反应多余物 （气体）可以从反应室排出。
1.气溶胶辅助气相沉积 (AACVD)：使用液体/气体的气溶胶的 前驱物成长在基底上，成长速非常快。此种技术适合使用 非挥发的前驱物。
2.直接液体注入化学气相沉积 (DLICVD)：使用液体 (液体或固 体溶解在合适的溶液中) 形式的前驱物。
等离子技术分类
20203/1.0/微13 波等离子辅助化学气相沉积, (MPCVD)
6
4.等离子增强化学气相沉积 (PlECVD)：利用等离 子增加前驱物的反应速率。PECVD技术允在低 温的环境下成长，这是半导体制造中广泛使用 PECVD的最重要原因。
CVD法是一种化学反应法，应用非常广泛，可制备多种物 质的薄膜，如单晶、多晶或非晶态无机薄膜，金刚石薄膜， 高Tc超导薄膜、透明导电薄膜以及某些敏感功能的薄膜。
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化学气相沉积薄膜的特点：
• 由于CVD法是利用各种气体反应来组成薄膜，所以可 以任意控制薄膜的组成，从而制得许多新的膜材。
化学气相沉积法
2020/10/13
姓名：尤凤霞 08材成
1
• 一.化学气相沉积的概念 • 二.化学气相沉积薄模的特点 • 三.化学气相沉积的分类 • 四.化学气相沉积的基本工艺流程 • 五.化学气相沉积的工艺方法
2020/10/13
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ห้องสมุดไป่ตู้ 化学气相沉积的概念:
化学气相沉积（英文：Chemical Vapor Deposition，简称 CVD）是通过气相物质的化学反应的基材表面上沉积固态薄 膜的一种工艺方法。是一种用来产生纯度高、性能好的固 态材料的化学技术。各种化学反应，如分解、化合、还原、 置换等都可以用来沉积于基片的固体薄膜，而反应多余物 （气体）可以从反应室排出。
1.气溶胶辅助气相沉积 (AACVD)：使用液体/气体的气溶胶的 前驱物成长在基底上，成长速非常快。此种技术适合使用 非挥发的前驱物。
2.直接液体注入化学气相沉积 (DLICVD)：使用液体 (液体或固 体溶解在合适的溶液中) 形式的前驱物。
等离子技术分类
20203/1.0/微13 波等离子辅助化学气相沉积, (MPCVD)
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4.等离子增强化学气相沉积 (PlECVD)：利用等离 子增加前驱物的反应速率。PECVD技术允在低 温的环境下成长，这是半导体制造中广泛使用 PECVD的最重要原因。
化学气相沉积法ppt课件
MOCVD是常规CVD技术的发展，它用容易分 解的金属有机化合物作初始反应物，因此沉积 温度较低。
优点：可以在热敏感的基体上进行沉积；
缺点：沉积速率低，晶体缺陷密度高，膜中杂质 多。
原料输送要求：把欲沉积膜层的一种或几种组分 以金属烷基化合物的形式输送到反应区，其他 的组分可以氢化物的形式输送。
精选ppt
(A)CVD的原理
CVD的机理是复杂的，那是由于反应气体中不同 化学物质之间的化学反应和向基片的析出是同 时发生的缘故。
基本过程：通过赋予原料气体以不同的能量使其 产生各种化学反应，在基片上析出非挥发性的 反应产物。
图3.14表示从TiCl4+CH4+H2的混合气体析出 TiC过程的模式图。如图所示，在CVD中的析出 过程可以理解如下：
精选ppt
7
⑥绕镀性好：可在复杂形状的基体上及颗粒材 料上沉积。
⑦气流条件：层流，在基体表面形成厚的边界 层。
⑧沉积层结构：柱状晶，不耐弯曲。通过各种 技术对化学反应进行气相扰动，可以得到细晶 粒的等轴沉积层。
⑨应用广泛:可以形成多种金属、合金、陶瓷和 化合物沉积层
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8
（2）CVD的方法
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2
(D)超声波化学气相沉积(UWCVD)
定义：是利用超声波作为CVD过程中能源的一种 新工艺。
①常压CVD法； ②低压CVD法； ③热CVD法； ④等离子CVD法； ⑤间隙CVD法； ⑥激光CVD法； ⑦超声CVD法等。
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(C)CVD的流程与装置
优点：可以在热敏感的基体上进行沉积；
缺点：沉积速率低，晶体缺陷密度高，膜中杂质 多。
原料输送要求：把欲沉积膜层的一种或几种组分 以金属烷基化合物的形式输送到反应区，其他 的组分可以氢化物的形式输送。
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(A)CVD的原理
CVD的机理是复杂的，那是由于反应气体中不同 化学物质之间的化学反应和向基片的析出是同 时发生的缘故。
基本过程：通过赋予原料气体以不同的能量使其 产生各种化学反应，在基片上析出非挥发性的 反应产物。
图3.14表示从TiCl4+CH4+H2的混合气体析出 TiC过程的模式图。如图所示，在CVD中的析出 过程可以理解如下：
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⑥绕镀性好：可在复杂形状的基体上及颗粒材 料上沉积。
⑦气流条件：层流，在基体表面形成厚的边界 层。
⑧沉积层结构：柱状晶，不耐弯曲。通过各种 技术对化学反应进行气相扰动，可以得到细晶 粒的等轴沉积层。
⑨应用广泛:可以形成多种金属、合金、陶瓷和 化合物沉积层
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（2）CVD的方法
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2
(D)超声波化学气相沉积(UWCVD)
定义：是利用超声波作为CVD过程中能源的一种 新工艺。
①常压CVD法； ②低压CVD法； ③热CVD法； ④等离子CVD法； ⑤间隙CVD法； ⑥激光CVD法； ⑦超声CVD法等。
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(C)CVD的流程与装置
化学气相沉积(CVD)PPT演示课件
growth of Si films.（歧化反应）
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6）可逆输运
采用氯化物工艺沉积GaAs单晶薄膜，InP，GaP， InAs，(Ga, In)As, Ga(As, P)
As 4(g) As 2(g) 6GaCl(g) 3H2(g) 87 5500 oo CC 6GaAs(s) 6HCl (g)
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Schematic diagram of the chemical, transport, and geometric6 al complexities involved in modeling CVD processes.
一、反应类型
主要反应类型：
热分解反应（Pyrolysis）
还原反应（Reduction）
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3) 氧化反应(Oxidation)
SiH4(g) +O2(g) 450oCSiO2(s) +2H2(g) 2AlCl3(g) 3H2(g) +3CO2(g) 1000oC Al2O3(s) +3CO(g) +6HCl(g) SiCl4(g) +O2(g) +2H2(g) 1500oCSiO2(s) +4HCl(g)
当挥发性金属可以形成具有在不同温度范围内 稳定性不同的挥发性化合物时，有可能发生歧 化反应。
2GeI
2
(
g
)
300 oC 600 oC
Ge
(
s)
GeI
4
(
g
)
金属离子呈现两种价态，低价化合物在高温下 更加稳定。
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Байду номын сангаас
Early experimental reactor for epitaxial
化学气相沉积 ppt课件
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8
一、化学气相沉积的原理
化学气相沉积反应的物质源 1、气态物质源 如H2、N2、CH4、O2、SiH4等。这种物质源对CVD工艺技术最为方 便 ，涂层设备系统比较简单，对获得高质量涂层成分和组织十分有 利。 2、液态物质源 此物质源分两种：（1）该液态物质的蒸汽压在相当高的温度下 也很低，必须加入另一种物质与之反应生成气态物质送入沉积室，才 能参加沉积反应。(2)该液态物质源在室温或稍高一点的温度就能得 到较高的蒸汽压，满足沉积工艺技术的要求。如：TiCl4、CH3CN、 SiCl4、VCl4、BCl3。 3、固态物质源 如：AlCl3、NbCl5、TaCl5、ZrC积室中。因为 固态物质源的蒸汽压对温度十分敏感，对加热温度和载气量的控制精 度十分严格，对涂层设备设计、制造提出了更高的要求。 9 PPT课件
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二、化学气相沉积的工艺方法
• CVD技术分类
• 反应器是CVD装置最基本的部件。根据反应器 结构的不同，可将CVD技术分为开放型气流法和封闭型气 流法两种基本类型。 • 1、开放型气流法： • 特点：反应气体混合物能够连续补充，同时废弃的反应 产物能够不断地排出沉积室，反应总是处于非平衡状态。 • 优点：试样容易装卸，工艺条件易于控制，工艺重复性 好。
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• 常用的基体包括： • 各种难熔金属（钼常被采用）、 • 石英、 • 陶瓷、 • 硬质合金等， • 它们在高温下不容易被反应气体侵蚀。 • 当沉积温度低于700℃时，也可以钢为基体，但对钢的表 面必须进行保护，一般用电镀或化学镀的方法在表面沉 积一薄层镍。
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三、化学气相沉积的特点与应用
一、化学气相沉积的原理
常见的反应类型
第七章气相沉积技术ppt课件
让 优
秀
成 为
一
种 习
惯
定义：等离子体是指存在的时间和
空间均超过某一临界值的电离气体
产生途径——宇宙、天体、上层气
体、放射线及同位素、X射线、粒子 加速器、反应堆、场致电离、冲击波、 燃烧、激光、真空紫外光、发电等， 在气相沉积中广泛采用的是气体放电 产生等离子体。
等离子体特征
让 优
秀
成 为
一
种
惯
离子镀膜的应用
让 优
秀
成 为
一
种 习
惯
①首先，离子镀是各种刀具的保护神。可 以在各种齿轮、模具或刀具上离子镀氮化 钛、碳化钛、氮碳化钛、碳化钨、氮化锆 等多种硬质膜。 ②其次，离子镀技术还是美化人民生活的 得力工具。从我们手上带的手表表壳、表 带，到手机外壳，鼻梁上的眼镜，再到我 们衣服上的扣子、领带夹，腰上别的钥匙 扣、链子及腰带头。这些都是离子镀的杰 作。颜色也是多种多样。 ③离子镀膜还广泛应用于耐腐蚀、耐热、 润滑及电子工业的集成电路等中。
让 优
秀
成 为
一
种 习
惯
化学气相沉积
什么东西最硬？（钻石、铬钴） 沉积原理？
外延
让 优
秀
成 为
一
种
习
外延的概念：外延是指在单晶基片上生长出位向 相同的同类单晶体（同质外延），或者生长出具 有共格或半共格联系的异类单晶体（异质外延）。
外延分为——气相外延、液相外延和分子束外延
气相外延就是化学气相沉积在单晶表面的沉积过 程。
有基体支撑：依附于固体表面并得到 其支撑而存在，并具有与支撑固体不 同结构和性能的二维材料
手机贴膜
手机贴膜
塑料膜
让 优
《PECVD技术》课件
《PECVD技术》PPT课件
目录 Contents
• PECVD技术概述 • PECVD设备与系统 • PECVD工艺参数 • PECVD技术的研究进展 • PECVD技术的应用案例
01
PECVD技术概述
PECVD技术的定义
PECVD是“等离子体增强化学气相沉积”的简称，是一种先进的薄膜制备技术。
反应压力参数
总结词
反应压力参数是控制PECVD工艺中气体 混合和流动，以及薄膜性质的重要因素 。
VS
详细描述
反应压力参数包括反应器的压力和气体的 分压。这些参数影响气体的混合和流动特 性，以及化学反应的速率和产物。在选择 反应压力参数时，需要考虑所需的薄膜性 质、工艺条件以及材料的兼容性等因素。
射频电源参数
PECVD技术的未来发展趋势
新型PECVD设备的研发
01
随着科技的不断进步，新型PECVD设备将不断涌现，提高制备
效率和降低成本。
智能化控制和自动化生产
02
未来PECVD技术将更加智能化和自动化，提高生产效率和产品
质量。
跨学科交叉融合
03
未来PECVD技术将与更多领域进行交叉融合，拓展其应用范围
和领域。
05
PECVD技术的应用案例
PECVD技术在太阳能电池领域的应用
1 2 3
高效硅基太阳能电池
PECVD技术用于制备氮化硅和氮氧化硅薄膜，作 为减反射层和钝化层，提高硅基太阳能电池的光 电转换效率。
CIGS太阳能电池
PECVD技术用于制备铜锌锡硫薄膜，作为吸收层 和缓冲层，提高CIGS太阳能电池的光电转换效率 。
反应温度参数
总结词
反应温度参数是控制PECVD工艺中化学反应速率和薄膜性质的重要因素。
目录 Contents
• PECVD技术概述 • PECVD设备与系统 • PECVD工艺参数 • PECVD技术的研究进展 • PECVD技术的应用案例
01
PECVD技术概述
PECVD技术的定义
PECVD是“等离子体增强化学气相沉积”的简称，是一种先进的薄膜制备技术。
反应压力参数
总结词
反应压力参数是控制PECVD工艺中气体 混合和流动，以及薄膜性质的重要因素 。
VS
详细描述
反应压力参数包括反应器的压力和气体的 分压。这些参数影响气体的混合和流动特 性，以及化学反应的速率和产物。在选择 反应压力参数时，需要考虑所需的薄膜性 质、工艺条件以及材料的兼容性等因素。
射频电源参数
PECVD技术的未来发展趋势
新型PECVD设备的研发
01
随着科技的不断进步，新型PECVD设备将不断涌现，提高制备
效率和降低成本。
智能化控制和自动化生产
02
未来PECVD技术将更加智能化和自动化，提高生产效率和产品
质量。
跨学科交叉融合
03
未来PECVD技术将与更多领域进行交叉融合，拓展其应用范围
和领域。
05
PECVD技术的应用案例
PECVD技术在太阳能电池领域的应用
1 2 3
高效硅基太阳能电池
PECVD技术用于制备氮化硅和氮氧化硅薄膜，作 为减反射层和钝化层，提高硅基太阳能电池的光 电转换效率。
CIGS太阳能电池
PECVD技术用于制备铜锌锡硫薄膜，作为吸收层 和缓冲层，提高CIGS太阳能电池的光电转换效率 。
反应温度参数
总结词
反应温度参数是控制PECVD工艺中化学反应速率和薄膜性质的重要因素。
《化学气相沉积》PPT课件 (2)
通入氢气
•
反应：氢还原反应
•
产物：卤化物中对应阳离子单质薄膜
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13
2.3 化合反应沉积
• 在CVD技术中使用最多的反应类型是两种或两种以上
的反应原料气在沉积反应器中相互作用合成得到所需 要的无机薄膜或其它材料形式。
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• 常利用氢化物或有机烷基化合物的不稳定性，经过 热分解后立即在气相中和其它原料气反应生成固态沉 积物， 例如：
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成膜
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PECVD法制备纳米金刚石薄膜设备示意图
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24
4.2 化学气相沉积(CVD)制备超细材料
◆ CVD技术，主要用于材料的表面沉积镀膜，还可以用于 制备超细粉体材料、纳米粉末、和纤维材料。
◆ 利用化学气相沉积技术制备粉体材料是将挥发性金属化 合物的蒸气通过化学反应合成所需的物质，并使之沉积 成粉末颗粒。
• 根据激活方式不同分为：
① 热激活：电阻加热、感应加热、红外辐射加热
② 等离子增强的反应沉积（PCVD) （PECVD)
③ 激光增强的反应沉积（LCVD) （LICVD)
④ 微波电子共振等子离CVD
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6
精选ppt
7
CVD技术的分类
CVD技术
低压CVD（LPCVD）
常压CVD（APCVD））
亚常压CVD(SACVD)
超高真空CVD(UHCVD)
等离子体增强CVD(PECVD)
高密度等离子体CVD(HDPCVD
快热CVD(RTCVD)
金属有机物CVD(MOCVD
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2.1 热解化学气相沉积
1、氢化物：氢化物M-H键的离解能、键能都比较小， 热解温度低，唯一的副产物是没有腐蚀性的氢气。
气相沉积PPT课件
蒸镀的膜层其残余应力为拉应力，而离子轰击产生压应力，可以抵消一 部分拉应力。离子轰击可以提高镀料原子在膜层表面的迁移率，这 有利于获得致密的膜层。
如果离子能量过高会使基片温度升高，使镀料原子向基片内部扩散，这 时获得的就不再是膜层而是渗层，离子镀就转化为离子渗镀了。离 子渗镀的离子能量为1000eV左右。
射频溅射：
射频溅射的两个电极，接在交变的射频电源上， ,一个周期内 ，每个电极交替称为阴极和阳极，正离子和电子交替轰击靶 子。
在射频电源交变电场作用下，气体中的电子随之发生振荡，并 使气体电离为等离子体。另一电极对于等离子体处于负电位 ，是阴极，受到离子轰击，用于装置靶材。
缺点：是大功率的射频电源不仅价高，对于人身防护也成问题 。因此，射频溅射不适于工业生产应用。
磁控溅射 ：
磁控溅射是70年代迅速发展起来的新型溅射技术，目前 已在工业生产中实际应用。
磁控溅射的镀膜速率与二极溅射相比提高了一个数量级 ，它具有高速、低温、低损伤等优点：
高速是指沉积速率快； 低温和低损伤是指基片的温升低、对膜层的损伤小。
磁控溅射原理：
在阴极靶面上建立一个平行的磁场，使靶放 出的高速电子转向，从而减小了电子冲 击基板发热的影响，在133Pa的低压下， 基本温度在100℃就可成膜。
多弧离子镀
多弧离子镀是采用电弧放电的方法，在 固体的阴极靶材上直接蒸发金属， 电流可达 105-107A/cm2，使金属蒸 发并由于电弧放电中电子的冲击使 蒸发到弧柱的金属电离成等离子状 态，并在负压的基体上沉积。
化合物膜的镀制可选用化合物靶溅射和反应溅射。许多化合物 是导电材料，其电导率有的甚至与金属材料相当，这时可以 采用化合物靶进行直流溅射。对于绝缘材料化合物，则只能 采用射频溅射。
如果离子能量过高会使基片温度升高，使镀料原子向基片内部扩散，这 时获得的就不再是膜层而是渗层，离子镀就转化为离子渗镀了。离 子渗镀的离子能量为1000eV左右。
射频溅射：
射频溅射的两个电极，接在交变的射频电源上， ,一个周期内 ，每个电极交替称为阴极和阳极，正离子和电子交替轰击靶 子。
在射频电源交变电场作用下，气体中的电子随之发生振荡，并 使气体电离为等离子体。另一电极对于等离子体处于负电位 ，是阴极，受到离子轰击，用于装置靶材。
缺点：是大功率的射频电源不仅价高，对于人身防护也成问题 。因此，射频溅射不适于工业生产应用。
磁控溅射 ：
磁控溅射是70年代迅速发展起来的新型溅射技术，目前 已在工业生产中实际应用。
磁控溅射的镀膜速率与二极溅射相比提高了一个数量级 ，它具有高速、低温、低损伤等优点：
高速是指沉积速率快； 低温和低损伤是指基片的温升低、对膜层的损伤小。
磁控溅射原理：
在阴极靶面上建立一个平行的磁场，使靶放 出的高速电子转向，从而减小了电子冲 击基板发热的影响，在133Pa的低压下， 基本温度在100℃就可成膜。
多弧离子镀
多弧离子镀是采用电弧放电的方法，在 固体的阴极靶材上直接蒸发金属， 电流可达 105-107A/cm2，使金属蒸 发并由于电弧放电中电子的冲击使 蒸发到弧柱的金属电离成等离子状 态，并在负压的基体上沉积。
化合物膜的镀制可选用化合物靶溅射和反应溅射。许多化合物 是导电材料，其电导率有的甚至与金属材料相当，这时可以 采用化合物靶进行直流溅射。对于绝缘材料化合物，则只能 采用射频溅射。
第十三章化学气相沉积ppt课件
利用歧化反应，一般都在多温区炉内进行， 至少需要两个温区。
2GeI2 (g) Ge(s) GeI4 (g)
3GaCl(g) 2Ga(l) GaCl3(g)
合成反应
合成反应中输运的组分的氧化态不变，通 常都是最高的氧化态。
合成反应易形成多晶，外延成核很困难， 往往需要在很高温度下生长。
综合比较
SiCl4
(g)
3 2
H
2
(g
)
Si(s) 3HCl(g)
不论哪种反应，都是在生长层表面得到游离状态 的硅原子；
这些硅原子在高温下具有很高的热能，便在表面 上扩散到晶核边的折角处，按照一定的晶向加到 晶格点阵上，并释放出热能；
副产物HCl等则从生长表面脱附，经扩散穿过边界 层进入主气流，排出系统外。
通常氢气作还原剂，同时也用它作载气 这里反应是可逆反应
SiCl4 (g) 2H2 (g) Si(s) 4HCl(g) SiCl4 (g) CCl4 (g) 2H2 (g) SiC(s) 8HCl(g)
歧化反应
具有歧化作用的元素能够生成几种氧化态 的气态化合物，在反应过程中，由于反应 物在较低温度下不稳定，一部分被氧化成 高价的比较稳定的化合物，另一部分被还 原成该元素的原子沉积在衬底上进行外延 生长。
沉是积 由氮 硅化 烷硅 和膜 氮反(Si应3N形4)就成是的一。个很好的例子，它
化学气相沉积的优点
准确控制薄膜的组分和掺杂水平 可在复杂的衬底上沉积薄膜 不需要昂贵的真空设备 高温沉积可改善结晶完整性 可在大尺寸基片上沉积薄膜
闭管外延
生长设备分类
开管外延
卧式 立式 桶式
闭管外延
闭管外延是将源材料， 衬底等一起放在一密 封容器内，容器抽空 或者充气，将源和衬 底分别放在两温区的 不同温区处
2GeI2 (g) Ge(s) GeI4 (g)
3GaCl(g) 2Ga(l) GaCl3(g)
合成反应
合成反应中输运的组分的氧化态不变，通 常都是最高的氧化态。
合成反应易形成多晶，外延成核很困难， 往往需要在很高温度下生长。
综合比较
SiCl4
(g)
3 2
H
2
(g
)
Si(s) 3HCl(g)
不论哪种反应，都是在生长层表面得到游离状态 的硅原子；
这些硅原子在高温下具有很高的热能，便在表面 上扩散到晶核边的折角处，按照一定的晶向加到 晶格点阵上，并释放出热能；
副产物HCl等则从生长表面脱附，经扩散穿过边界 层进入主气流，排出系统外。
通常氢气作还原剂，同时也用它作载气 这里反应是可逆反应
SiCl4 (g) 2H2 (g) Si(s) 4HCl(g) SiCl4 (g) CCl4 (g) 2H2 (g) SiC(s) 8HCl(g)
歧化反应
具有歧化作用的元素能够生成几种氧化态 的气态化合物，在反应过程中，由于反应 物在较低温度下不稳定，一部分被氧化成 高价的比较稳定的化合物，另一部分被还 原成该元素的原子沉积在衬底上进行外延 生长。
沉是积 由氮 硅化 烷硅 和膜 氮反(Si应3N形4)就成是的一。个很好的例子，它
化学气相沉积的优点
准确控制薄膜的组分和掺杂水平 可在复杂的衬底上沉积薄膜 不需要昂贵的真空设备 高温沉积可改善结晶完整性 可在大尺寸基片上沉积薄膜
闭管外延
生长设备分类
开管外延
卧式 立式 桶式
闭管外延
闭管外延是将源材料， 衬底等一起放在一密 封容器内，容器抽空 或者充气，将源和衬 底分别放在两温区的 不同温区处
CVD制程工艺及设备介绍课件
CVD优缺点
1 优点
制备的化学气相沉积薄膜均匀，成膜速度快，沉积时间短；能沉积较复杂的组成均匀和 纯度高的薄膜。
2 缺点
设备复杂，维护麻烦；原料的寿命和成本较高；薄膜厚度难以控制。
总结与展望
总结
本课程介绍了CVD的定义、工艺、设备、应用领 域、优缺点等。我相信，通过本次课程，大家 对CVD会有更深入的了解。
CVD制程工艺及设备介绍 ppt课件
本课程介绍了化学气相沉积（CVD）的基本原理、工艺流程、设备、应用领域， 以及其优缺点。
背景介绍
历史
CVD始于20世纪初，在半导体工业中得到广泛应用。如今，CVD已经被广泛应用于化学、光 电、生物制药等领域。
概念
CVD是一种将外源性固体沉积在基体表面上（化学反应），形成薄膜、涂层或材料的技术。 在气相状态下，通过将气体或蒸汽引入反应室，加热并分解，在基体表面上沉积出新的固体 材料。
采用管式炉结构。在高温情况下， 反应气体由管外注入，通过炉管 加热反应产物，反应产物通过炉 管被输出。
电子感应耦合等离子体 CVD设备
主要由等离子体炉室、渗透源、 泵及阀门、感应线圈等部件组成。 可实现高质量、大面积薄膜和复 杂结构薄膜的制备。
滚筒式CVD设备
可实现大面积、一次性CVD，并 且是一种快速的制备方法，被广 泛应用于批量制备。
展望
CVD技术作为一种新兴技术，未来还有很大的发 展空间和潜力。希望能够有更多的技术革新， 为推动相关产业的发展做出更大的贡献。
发展情况
随着材料科学、微电子技术等领域的迅速发展，CVD技术也得到了迅速发展。目前，CVD已 经成为材料表面修饰以及化学分析中不可或缺的手段之一。
CVD的定义和原理
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化学氧化还原法 化学气相沉积法
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8
CVD 法制备石墨烯
利用甲烷等含碳化合物作为 碳源, 通过其在基体表面的
高温分解生长石墨烯。
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CVD 法制备石墨烯
表渗面碳生析长碳机机制制：：
对对于于铜镍等等具具有有较 低在解较 基 生 时高生溶体的高渗温成碳，碳溶入下的量碳原碳金气碳的源子量属态原金裂在的基碳子属解高金体源 吸基产 温属 内裂 附体，， 于在金降属温表时面再，从进其而内成 核部生析长出成成石核墨，烯最薄终膜。
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CVD 法制备石墨烯 烯 生长条件
➢从气压的角度可分为常压、低压(105 Pa～ 10-3Pa) 和超低压(<10-3Pa)。
➢据载气类型不同可分为还原性气体(H2)、惰性气体 (Ar、He)以及二者的混合气体。
➢据生长温度不同可分为高温(>800 ℃)、 中温(600 ℃ ～ 800 ℃) 和低温(<600 ℃) 。
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THANKS
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B
反应易于生成所需要的沉积物，其他反应产物保留在
气相中排除或易于分离
沉积薄膜本身必须具备足够低的蒸汽压，以保证在整个
C
沉积反应过程中都能在受热基体上进行；基体材料在沉
积温度下的蒸汽压也必须足够低
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3
CVD反应过程的主要步骤
1
反应剂在主 气流中越过 边界层向基 体材料表面
扩散
2
3
化学反应剂 被吸附在基 体材料的表 面并进行反
➢选择碳源需要考虑的因素主要有烃类气体的分解温 度、分解速度和分解产物等。
➢碳源的选择在很大程度上决定了生长温度
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CVD 法制备石墨烯 烯 生长基体
➢目前使用的生长基体主要包括金属箔或特定基体上 的金属薄膜。
➢选择的主要依据有金属的熔点、溶碳量以及是否有 稳定的金属碳化物等。
➢金属的晶体类型和晶体取向也会影响石墨烯的生长 质量。
生长成石墨烯。
CVD法生长石墨烯的(a)渗碳析碳Biblioteka 机制与(b)表面生长机制示意图
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CVD 法制备石墨烯
石墨烯的ＣＶ Ｄ生长主要涉 及三个方面：
碳源、生长基体和生长条件
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CVD 法制备石墨烯 烯 碳源
➢目前生长石墨烯的碳源主要是烃类气体,如甲烷 (CH4)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)等
化学气相沉积法(CVD) 制备石墨烯
滕燕燕
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1
化学气相沉积（CVD) 气相生长技术
利用气态或蒸汽态的物质在热固 表面上反应形成沉积物的过程
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2
CVD反应体系应满足的条件：
D反应体系应满足的条件：
在沉积温度下，反应物必须有足够高的蒸气压力，要保证
A
能以适当的速率被引入反应室
反应原料是气态或易于挥发成蒸气的液体或固态物质，
多产品
➢可以得到特定形状的游离沉积物器具 制造碳化硅器
皿和金刚石薄膜部件
➢可以沉积生成晶体或细分状物质 可以用来生成超微
粉体，在特定的工艺条件下可以生产纳米级的超细粉末
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5
CVD技术的分类
01 热壁低压化学气相沉积LPCVD
02 金属有机化学气相沉积MOCVD
03 等离子体化学气相沉积PECVD
04
激光化学气相沉积LCVD
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6
CVD装置
CVD装置由气 源控制部件、沉积 反应室、沉积控温 部件，真空排气和 压强控制部件组成
出现于20世纪70年代末，被誉为集 成电路制造工艺中的一项重大突破
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7
石墨烯
石墨烯是由 sp2杂化的碳原子键 合而成的具有六边 形蜂窝状晶格结构 的二维原子晶体
石墨烯的主要制备方法：微机械剥离法 SiC外延生长法
应
化学反应生 成的固态物 质在基体表 面成核，生
长成薄膜
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4
反应后的气相物 质离开基体材料 表面，扩散回边 界层，随运输气
体排出反应室
4
CVD技术在无机合成时的特点
➢不改变固体基底的形状，保形性 可利用CVD技术对
道具表面进行涂层处理，也可应用于超大规模集成电路制 造工艺中。
➢可以得到单一的无机合成物质 作为原料可以制备出更