化学气相沉积.全解

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化学气相沉积基本理论
②封管气流法 这种反应系统是把一定量的反应物和适当的基体分别 放在反应器的两端 ,管内抽真空后充入一定量的输运气体 ,然后密封 ,再将反应器置于双温区内 ,使反应管内形成一 温度梯度。 以ZnSe为例进行说明该方法，其中涉及到的反应过程
1 ZnSe I 2 ( g ) ZnI2 ( g ) Se2 ( g ) 2 1 T1 ZnSe I 2 ( g ) ZnI2 ( g ) Se2 ( g ) 2
Ni(CO)4 Ni 4CO
②化学合成反应 主要用于绝缘膜的沉积，如沉积 Si3 N4 反应过程： 850 900 0C
3SiCl4 4 NH 3 Si3 N 4 12HCl
③化学传输反应
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化学气相沉积基本理论
主要用于稀有金属的提纯和单晶生长，如ZnSe单晶生长 1 反应过程：
ZnSe ( s ) I 2 ( g ) ZnI 2 ( g ) 2 Se2 ( g )
3.CVD技术
CVD 技术分为开管气流法和封管气流法两种基本类型。 ①开管气流法 特点是反应气体混合物能够连续补充,同时废弃的反 应产物不断排出沉积室。 其主要由双温区开启式电阻炉及控温设备、反应管、 载气净化及载带导入系统三大部分构成。
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一、气相沉积技术分类及解释
气相沉积 物理气相沉积 (Physical Vapor Deposition，简称PVD）
化学气相沉积 (Chemical Vapor Deposition，简称 CVD) 气相沉积
一种在基体上形成一层功能膜的技术，它是 利用气相之间的反应，在各种材料或制品表面沉 积单层或多层膜，从而使材料或制品获得所需的 各种优异性能。
6GaCl As4 4GaAs 2GaCl （歧化反应） 3
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化学气相沉积基本理论
0
C
AsCl3
图1
砷化镓气相外延装置示意图
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化学气相沉积基本理论
由上述分析，可以归纳出开管法的优点： I.式样容易放进和取出 II.同一装置可以反复多次使用 III.沉积条件易于控制，结果易于重现 同时，反应器的类型多种多样，按照不同划分标准可 以有不同的类型： I.开管法的反应器分为三种，分别为水平式、立式和筒式 II.由反应过程的要求不同，反应器可分为单温区、双温区 和多温区
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气相沉积技术分类及解释
如今，CVD 的趋向是向低温和高真空两个方 向发展，出现了新方法包括：
1.金属有机化学气相沉积技术 (Metalorganic Chemical Vapor Deposition，简称 MOCVD)
2.等离子增强化学气相沉积 （Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition，简称PECVD） 3.激光化学气相沉积 (Laser Chemical Vapor Deposition，简称 LCVD)
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气相沉积技术分类及解释
物理气相沉积 在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料 气化成原子、分子，直接沉积基体表面上的方 法。 物理气相沉积主要包括真空蒸镀、溅射镀 膜、离子镀膜等。
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气相沉积技术分类及解释
化学气相沉积 把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物、 单质气体供给基体，借助气相作用或在基体表面 上的化学反应在基体上制得金属或化合物薄膜的 方法。 化学气相沉积法主要包括常压化学气相沉积 低压化学气相沉积和兼有CVD和PVD两者特点的等 离子化学气相沉积等。
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化学气相沉积基本理论
以砷化镓的气相外延为例，说明开管法的工作流程 ，该例子涉及的化学反应：
2 AsCl 3 3H 2
பைடு நூலகம்850 0 C
1 As 4 6 HCl 2
1 1 GaAs (壳) HCl GaCl As 4 H 2 4 2
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气相沉积技术分类及解释
4.真空化学气相沉积 (Ultraviolet High Void/Chemical Vapor Deposition，简称 UHV/ CVD) 5.低压化学气相沉积 (Low Press Chemical Vapor Deposition简称 LPCVD) 6.射频加热化学气相沉积 (Radio Frequency /Chemical Vapor Deposition ,简称 RF/ CVD) 7.紫外光能量辅助化学气相沉积 (Ultraviolet Void/ Chemical Vapor Deposition ,简称 UV/ CVD)
化学气相沉积技术 -----研究和材料制备
凝聚态专业研究生 指导教师 郝永皓 赵建伟副教授
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化学气相沉积内容总览
气相沉积的分类、解释 化学气相沉积的含义、基本原理、技术、生长 机制及制备材料的一般步骤 化学气相沉积与无机材料的制备 化学气相沉积的5种新技术 化学气相沉积技术在其他领域的应用
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二、化学气相沉积基本理论
1. CVD含义 2.CVD基本原理
CVD 是利用气态物质在固体表面进行化学反应,生成 固态沉积物的工艺过程。 最常见的化学气相沉积反应有:热分解反应、化学合 成反应和化学传输反应。举例如下： ① 热分解反应： I. 氢化物分解 ,沉积硅 反应过程： 800 1000 0 C SiH 4 g Si g 2 H 2
II.金属有机化合物分解 ,沉积 Al2O3
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化学气相沉积基本理论
反应过程: 2Al (OC3 H 7 )3 Al2O3 6C3 H 6 3H 2O III.羰基氯化物分解,沉积贵金属及其他过渡族金属 反应过程： 1402400C
420 0C