金属有机化学气相沉积的研究进展

种因素的影响，只 有 充 分 考 虑 各 种 因 素 的 综 合 作 用，了 解 各 种参数对沉积物的组成、性能、结 构的影 响，才 能 在 基 体 表 面 沉积出理想的材料。
图１ ＭＯＣＶＤ 原理图 Ｆｉｇ．１ Ａ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＭＯＣＶＤ
１ 金 属 有 机 化 学 气 相 沉 积 （ＭＯＣＶＤ）的 原 理
ＭＯＣＶＤ 反应是一种非平衡状 态 下 的 生 长 机 制，其 外 延 层的生长速率和组 织 成 分 等 受 到 基 体 温 度、反 应 室 压 力、金 属有机前驱体浓度、反应时间、基体表面状 况、气 流 性 质 等 多
２ 金 属 有 机 化 合 物 前 驱 体
常见的化学气相沉积前驱体主要有 金 属 氢 化 物、金 属 卤 化物和金属有机化合物。与金属氢化物和金属卤化物相比， 金属有机化合物具有更低的沉积温度、更低的 毒 性 和 对 反 应 系统的腐蚀性，并且大多数的金属有机化合物 都 是 易 挥 发 的 液体或固体，易于随载气进入反应室。具 有 使 用 价 值 的 金 属 有机化合 物 应 具 备 以 下 特 点［３］：（１）室 温 下 化 学 性 质 稳 定； （２）蒸发温度低、饱 和 蒸 汽 压 高；（３）稳 定 的 蒸 发 速 率 或 升 华 速率；（４）分解温 度 低、沉 积 速 率 合 适，低 的 沉 积 速 率 可 应 用 于沉积半导体材料薄膜，高的沉积速率可应用 于 沉 积 较 厚 的
摘要 概 述 了 金 属 有 机 化 学 气 相 沉 积 技 术 （ＭＯＣＶＤ）的 一 般 原 理，讨 论 了 适 用 于 金 属 有 机 化 学 气 相 沉 积 的 前 驱体化合物及反应器类型，介绍了金属 有 机 化 学 气 相 沉 积 技 术 在 半 导 体 化 合 物 材 料 和 各 种 薄 膜 材 料 中 的 发 展 及 应 用。
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｒｕｌｅｓ ｏｆ ｍｅｔａｌ－ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＭＯＣＶＤ）ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｅｃｕｒ－ ｓｏｒｓ ａｎｄ ｔｙｐｉｃａｌ ｒｅａｃｔｏｒｓ ａｐｐｌｙ ｔｏ ＭＯＣＶＤ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＭＯＣＶＤ ｉｎ ｃｏｍ－ ｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．
＊ 国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 （８６３ 计 划 ）（２００９ＡＡ０３Ｚ１１６） 李 一 ：男 ，１９６８ 年 生 ，高 级 工 程 师 ，在 职 博 士 ，主 要 从 事 羰 基 金 属 材 料 研 究
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材料导报
２０１２ 年 ５ 月 第 ２６ 卷 专 辑 １９
金 属 有 机 化 学 气 相 沉 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 的 研 究 进 展／李 一 等
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金属有机化学气相沉积的研究进展＊
李 一１，２，李 金 普１，柳 学 全２，贾 成 厂１
（１ 北 京 科 技 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，北 京 １０００８３；２ 钢 铁 研 究 总 院 ，北 京 １０００８１）
关键词 金属有机化学气相沉积 半导体化合物 薄膜材料
Ｒｅｃｅｎｔ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｍｅｔａｌ－Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
ＬＩ Ｙｉ １，２，ＬＩ Ｊｉｎｐｕ１，ＬＩＵ Ｘｕｅｑｕａｎ２，ＪＩＡ Ｃｈｅｎｇｃｈａｎｇ１
（１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵＳＴＢ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３；２ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍｅｔａｌ－ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｍａｔｅｒｉａｌ
金 属 有 机 化 学 气 相 沉 积 （ＭＯＣＶＤ，Ｍｅｔａｌ－ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅ－ ｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）是 以 低 温 下 易 挥 发 的 金 属 有 机 化 合 物为前驱体，在预 加 热 的 衬 底 表 面 发 生 分 解、氧 化 或 还 原 反 应而制成制品或薄膜的技术。与传统的化学气相沉积方法 相比，金属有机化学气 相 沉 积 （ＭＯＣＶＤ）的 沉 积 温 度 相 对 较 低，能沉积超薄层 甚 至 原 子 层 的 特 殊 结 构 表 面，可 在 不 同 的 基底表面沉积不同的薄膜［１］，现 已 在 半 导 体 器 件、金 属、金 属 氧化物、金属氮化物等薄膜材料的制 备与 研究方 面 得 到 广 泛 的应用。该技术由美国洛克 威 尔 公 司 的 Ｍａｎｓｅｖｉｔ等 于 ［２］ ２０ 世纪６０年代发展 起 来，是 制 备 半 导 体 功 能 材 料 和 薄 膜 材 料 的有效方法之一。本文将从金属有机化学气相沉积的原理、 金属有机化合物前驱体的选择、反应器的类型和 金 属 有 机 化 学气相沉积技术的应用等方面介绍金属有机化学气相沉积 技术的研究进展。
涂层；（５）分解沉积过程中不 会产生 其他 的杂 质；（６）无 毒、不 易爆炸和自燃且未反应的前驱 体易于 清除；（７）较 高 的 纯 度； （８）成 本 低 。 ２．１ 制 备 半 导 体 材 料 的 金 属 有 机 化 合 物 前 驱 体
金属有机化学气相沉积反应 源物质（金属 有 机 化 合 物 前 驱体）在一定温度下转变为气 态 并 随 载 气 （Ｈ２、Ａｒ）进 入 化 学 气相沉积反应器，进入反应器的一种或多种源物 质 通 过 气 相 边界层扩散到基体表面，在基体表面吸附并发生 一 步 或 多 步 的化学反应，外延 生 长 成 制 品 或 薄 膜，生 成 的 气 态 反 应 物 随 载 气 排 出 反 应 系 统 ，其 原 理 示 意 图 如 图 １ 所 示 。