化学气相沉积(CVD)PPT演示课件

SiC
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3SiCl2H2(g) +4NH3(g) 750oCSi3N4(s) +6H2(g) +6HCl(g) 3SiH4 +4NH3 300oCSi3N4 +6H2 (CH3 )3Ga(g)+AsH3 (g) GaAs(s) +3CH4(g)
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5) 歧化反应 (Disproportionation):
所有类型的反应都可写成: aA(g) bB(g) cC(s) +dD(g)
1. 有些反应是可逆的
2. 反应的中间产物
3. 反应的选择
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二、化学气相沉积过程热力学
1) 反应热力学判据(反应能否进行?) 考虑如下化学反应的一般形式
aA(g) bB(g ) cC(s) +dD(g)
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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)
SiH 4 (g) Si(s) 2H 2 (g)；
K6

(a
Si
)
P2 H2
PSiH4
33
各种Si-Cl-H化合物的 标准生成自由能随温 度的变化曲线。
37
在0.1MPa，Cl/H=0.01时Si-Cl-H系统的平衡组成 40
氧化反应(Oxidation)
反应沉积(Compound formation)
歧化反应(Disproportionation)
可逆输运
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1 )热分解反应：气态氢化物、羟基化合物等在炽 热基片上热分解沉积。
SiH4(g) 650oC Si(s) +2H2(g) Ni(CO)4(g) 180oC Ni(s) +4CO(g) Si(OC2H5 )4 740oCSiO2 +H2O+[C-H] 2Al(OC3H7 )3 420oC Al2O3 +6C3H6 +3H2O
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4)反应沉积(Compound formation)
SiCl4(g) +CH4(g) 1400oCSiC(s) +4HCl(g) TiCl4(g) CH4(g) 1000oC TiC(s) +4HCl(g) BF3(g) +NH3(g) 1100oC BN(s) +3HF(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：百度文库
热分解反应（Pyrolysis）
还原反应（Reduction）
可选不同源料：
SiCl4(g) +C6H6(g)，SiCl4(g) +C3H8(g) , SiBr4(g) +C2H4(g) SiCl4(g) +C6H14(g) ,SiHCl3(g) +CCl4(g) ,SiCl4(g) +C6H5CH3(g) CH3SiCl3 ,CH3SiH3 ,(CH3 )2SiCl2
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)
K3

( aSi
)
P2 HCl
PSiCl2 H 2
SiClH 3(g) Si(s) HCl(g) H2 (g)；
K4

(aSi )PHCl PH2 PSiClH3
SiCl 2 (g) H2 (g) Si(s) 2HCl(g)；
K5

( aSi
)
P2 HCl
P P SiCl2 H2
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CVD技术的在工业生产中的重要性 2
CVD技术沉积薄膜中的气体输运和反应过程 4
CVD过程
在主气流区域，反应物从反应器入口到分解区域的 质量输运；
气相反应产生新的反应物（前驱体）和副产物； 初始反应的反应物和生成物输运到衬底表面； 这些组分在衬底表面的吸附； 衬底表面的异相催化反应，形成薄膜； 表面反应产生的挥发性副产物的脱附； 副产物通过对流或扩散离开反应区域直至被排出。
(1)
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SiCl 4 (g) 2H2 (g) Si(s) 4HCl(g)；
K1

( aSi
)
P4 HCl
P P2 SiCl4 H 2
SiCl 3H(g) 2H2 (g) Si(s) 3HCl(g)；
K2

(aSi
)
P3 HCl
P P2 SiCl3H H2
SiCl 2H2 (g) Si(s) 2HCl(g)；
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2) 还原反应（Reduction）:用氢气作为还原剂还原 气态的卤化物、羰基卤化物和含氧卤化物。
SiCl 4 2H2 (g) 12000CSi(s) 4HCl(g) WF6 3H 2 (g) 3000C W(s) 6HF(g)
MoF6 3H 2 (g) 3000C Mo(s) 6HF(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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Early experimental reactor for epitaxial
8.3 化学气相沉积（CVD）
定义： 利用气态物质在固体表面进行化学反应，生 成固态淀积物的过程．Chemical Vapor Deposition (CVD)，Vapor phase epitaxy (VPE)；
不需要高真空；可沉积各种金属，半导体，无 机物，有机物；可控制材料的化学计量比；批 量生产，半连续流程；