激光诱导化学气相沉积法LCVD

2、金刚石、 纳米碳管与超硬膜,
生成应金用刚C石O2粉激。光反技应术温和度乙约炔为作5为00反-5应50气°体C，，合可成在产较物低包的含气多压原和子温簇度、下石进墨行、激非光晶气碳相和反球应形 金刚石颗粒，粒径约为0.3μm。应用波长为193μm的ArF紫外激光化学气相沉积可获得纳米 碳化氮薄膜，所使用的原料为C2H2与NH3的混合气体，Si和TiN作为基体，氮与碳以单键和 双键结合，薄膜中有纳米晶存在。在固液界面上应用脉冲激光化学法也可合成纳米超硬膜。 如应用脉冲激光技术可制备双层和多层TiN和TiC薄膜，基体温度范围为300-700°C。TiNAlN:界面处的化学反应和交互作用，形成了不同的合金相。通过控制层厚和基体温度可以 控制Ti-Al-N:的微结构。
3、介质膜
LCVD技术还可以在沉积包括绝缘膜、保护膜、SIM制造、抗损膜、增透膜等介质膜的 生陶长瓷中材。料如，用SiC激也光是化重学要气的相介沉电积材法料合和成半S导iC和体S材i3N料4复。合据纳文米献颗.报粒道。，S目iC和前S研i3究N4是的重重要点的是高SiC温和 S纯i3SNi4C复和合纯化Si3以N4及颗组粒织难上以的进纳行米均化匀，的从复而合提化高，强LC度VD和是韧一性种。有进效一的步纳的米研材究料发合现成，方纳法米，化通后过的 改变反应气体的流量比也可以改变成分，有望同时实现复合化和纳米化。LCVD法制备纳米 微粉具有成分纯度高，粒形规则，粒径小而均匀，粒度分布窄、无表面污染，粒子间粘结 团聚差、易分散等一系列独特优点，其不足是反应原料必须是气体或强挥发性的化合物， 并要与激光波长相对应的红外吸收带，因而限制了产品的种类，增加了成本。
四、激光化学气相沉积的应用与发展
1、LCVD半导体薄膜材料 LCVD技术在半导体薄膜生长中的特点具有非常引人注目的优越性，目前LCVD已可制备包括 元素半导体，化合物半导体及非晶态半导体在内的各类晶体薄膜。 LCVD可在水平及垂直 照导射化下学，气低相温沉形积成方多法晶 制或 备单 的晶 纳S米i，Si 晶，态团S聚i是少微，电并子且集可成以电连路续的制首备选。材梁料礼。正用等CO人2红认外为激，光这诱主 要大因，为每激一光个强核度生大长，所则 吸S收iH的4受Si热原分子解数的目温越度少高，，从纳而米所S得i的到成的核纳率米也Si就粒越径高小，而纳均米匀S。i核的密度
一、激光化学气相沉积原理及特点
1、LCVD反应原理
（1）、光LCVD 光LCVD是利用反应气体分子或催化分子对特定波长的激光共振吸收，反应气体分子受
到激光加热被诱导发生离解的化学反应，在合适的制备工艺参数如激光功率、反应室压力 与气氛的比例、气体流量以及反应区温度等条件下形成薄膜。
（2）热LCVD
4、微电子薄膜领域
而 激 应TiO广光生2膜泛器成具应，TiO有用以2薄良于Ti膜C好微l4。和光电O学子2为透领原射域料率。，和激由光光反电作应导为T性热iC，源l4+较的O高激2= 的光TiO折化2+射学2C率气l2通，相过化沉激学积光稳TiO化定2时学性采气以用相及波沉较长积大为的的1光介0.致电6μ热常m的分数C解，O反因2
二、LCVD实验装置
尽管激光诱导化学气相沉积不同薄膜时激光所起到的作用不完全一样，但LCVD装置一 般地都由以下几个主要部分组成：
（1）源气体净化系统以及可以产生挥发性物质装置，该部件提供反应所需的气体纯物质；
（2）光LCVD的激光光源采用紫外超短脉冲激光，光子能量高的准分子激光器；而热LCVD 则是采用红外波段光子能量较低的固体或气体激光器。激光辐照方式可分为水平照射型和 混合型。水平照射情况下，材料气体吸收光后分解，生成物移向基体并形成薄膜。垂直照 射基片表面吸收的材料分子也可光分解，并且照射部位有局部加热效应，将使化学吸附几 率增加，而物理吸附减少；
激光诱导化学气相沉积法(LCVD)
气相沉积涂层技术是材料表面改性技术中的一个重要组成部分。
由于激光具有高能量密度及良好的相干性能通过激光激活可使常规CVD技术得到强化。 LCVD已从最初的金属膜沉积发展到半导体膜、介质膜、非晶态膜以及掺杂膜等在内的各种薄 膜材料的沉积。目前，应用连续CO2激光制取TiN膜、TiC膜及复合氮化钛膜已有报道。
（3）真空反应器，是实验最基本的部件，常用的反应器结构有开管式和封管式两种；
（4）尾气排放系统。
三、成膜特点
实验研究表明，激光参与化学气相沉积过程主要有如下明显的优点： （1）由于光的激发作用而使源气体分子的分解、吸附和反应等动力学过程加快，从而可以提 高膜的沉积速率； （2）由于微区局部高温，膜的杂质含量少，且可避免掺杂物在高温下产生重新分布基片产生 的热形变小； （3）结合力很高； （4）金属沉积仅发生在激光照射区域，不屏蔽就可达到局部成膜的目的，可采用计算机控制 膜层线路； （5）可根据物质对光吸收的选择性，利用改变激光波长、材料气种类等方法实现多种薄膜的 沉积， （6）空间分辨和控制，既可以进行微小区域的沉积，也可以进行大面积沉积，容易实现自动 控制等，这对微电子器件和大规模集成电路的生产和修补具有重大意义。
五、LCVD研究现状及发展
（1）研究分析LCVD过程中各主要工艺参数诸如激光功率、基体预处理和反应气压等对所 制薄膜质量的影响，促使LCVD技术理论化，成熟化。 （2）研究和开发各种高效、长寿命光源以及各类特种气源，此外还有工艺监制手段的完善 等方面。 （3）将LCVD技术与其他技术相结合，如激光诱导等离子体化学气相沉积LPCVD技术等。 （4）由于LCVD技术的难度较高，涉及的学科也多，目前大多数研究工作还未走出实验室。 因此怎样使其得到大规模的应用，也是广大科学工作者研究的一个重要方面。
热LCVD主要利用基体吸收激光的能量后在表面形成一定的温度场，反应气体流经基体表面 发生化学反应，从而在基体表面形成薄LCVD过程是一种急热急冷的成膜过程，基材发生固态 相变时，快速加热会造成大量形核，激光辐照后，成膜区快速冷却，过冷度急剧增大，形核密 度增大。同时，快速冷却使晶界的迁移率降低，反应时间缩短，可以形成细小的纳源自文库晶粒。