化学气相沉积资料.

集成电路芯片工艺化学气相沉积（CVD）化学汽相淀积(CVD)化学汽相淀积是指通过气态物质的化学反应在衬底上淀积一层薄膜材料的过程。

CVD膜的结构可以是单晶、多晶或非晶态，淀积单晶硅薄膜的CVD过程通常被称为外延。

CVD技术具有淀积温度低、薄膜成分和厚度易于控制、均匀性和重复性好、台阶覆盖优良、适用范围广、设备简单等一系列优点。

利用CVD方这几乎可以淀积集成电路工艺中所需要的各种薄膜，例如掺杂或不掺杂的SiO：、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属(钨、钼)等。

一：化学气相沉积方法常用的CVD方法主要有三种：常压化学汽相淀积(APCVD)、低压化学汽相淀积(LPCVIi~)和等离子增强化学汽相淀积(PECVD)．APCVD反应器的结构与氧化炉类似，如图1-1所示，该系统中的压强约为一个大气压，因此被称为常压CVD。

气相外延单晶硅所采用的方法就是APCVD。

图1-1APCVD反应器的结构示意图，LPCVD反应器的结构如图1-2所示，石英管采用三温区管状炉加热，气体由一端引入，另一端抽出，半导体晶片垂直插在石英舟上。

由于石英管壁靠近炉管，温度很高，因此也称它为热壁CVD装置，这与利用射频加热的冷壁反应器如卧式外延炉不同．这种反应器的最大特点就是薄膜厚度的均匀性非常好、装片量大，一炉可以加工几百片，但淀积速度较慢．它与APCVD的最大区别是压强由原来的1X10SPa降低到1X102Pa左右。

图1-2LPCVD反应器的结构示意图图1-3平行板型PECVD反应器的结构示意图PECVD是一种能量增强的CVD方法，这是因为在通常CVD系统中热能的基础上又增加了等离子体的能量．图1-3给出了平行板型等离子体增强CVD反应器，反应室由两块平行的金属电极板组成，射频电压施加在上电极上，下电极接地。

射频电压使平板电极之间的气体发生等离子放电。

工作气体由位于下电极附近的进气口进入，并流过放电区。

半导体片放在下电极上，并被加热到100—400；C左右．这种反应器的最大优点是淀积温度低。

Ch.5 化学气相沉积本章主要内容★化学气相沉积的基本原理★化学气相沉积的特点★CVD方法简介★低压化学气相沉积（LPCVD）★等离子体化学气相沉积★其他CVD方法Δ前驱物气体衬底托架卧式反应器衬底立式反应器载气载气气态源液态源固态源前驱物气体包括：气体净化系统、气体测量和控制系统、反应器、尾气处理系统、抽气系统等。

前二者是冷壁反应器，沉积区采用感应加热。

适合反应物为气体的情况。

后二者的原料区和反应器是加热的，为了防止反应物冷凝。

低温下会反应的物质，在进入沉积区前应隔开。

¾立式：立式特点：气流垂直于基体，并且以基板为中心均匀分布，均匀性好。

转桶式特点：能对大量基片同时进行外延生长，均匀性好、膜层厚度一致、质地均。

封闭式（闭管沉积系统）CVD反应物和基体分别放在反应器的两端，管内抽空后，充入一定的输运气体，再将反应器置于双温区炉内，使反应管形成温度梯度。

由于温度梯度造成的负自由能变化，是传输反应的推动力，所以物料从管的一端传输到另一端并沉积下来。

理想状况下，闭管反应器中进行的反应平衡常数接近于1。

如果平衡常数太大或太小，反应中就至少有一种物质的浓度很低，从而使反应速度变慢。

由于这种的反应器壁要加热，称为热壁式。

TT 2源区T 1沉积区低压下气体的扩散系数增加，使气态反应剂与副产物的质量传输速度加快，形成沉积薄膜的反应速度增加。

扩散系数大意味着质量输运快，气体分子分布的不均匀能够在很短的时间内消除，使整个系统空间气体分子均匀分布。

所以长出了厚度均匀的膜层，生长速率也快。

有机金属CVD （MOCVD ）：指利用机金属化合物的热分解反应进行气相外延生长薄膜的CVD 技术。

垂直式MOCVD 装置示意图（GaAs 基片沉积Ga 1-x Al x As 半导体膜）制备过程：高纯H 2作为载气将原料气体稀释并充入反应室，TMGa 、TMPb 和DEZn 的发泡器分别用恒温槽冷却，基片由石墨托架支撑并由反应室外的射频线圈加热。

气相法沉积气相法沉积，即化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）是一种以气体化学反应形成固态材料的方法。

它以气体前驱体在高温和低压条件下分解或反应，生成所需的材料，并在基底表面上沉积出薄膜或纳米颗粒。

气相法沉积被广泛应用于各个领域，包括半导体制造、涂层技术、能源存储与转换、纳米材料合成等。

气相法沉积分为热CVD和化学CVD两种主要类型。

热CVD是一种常见的气相法沉积技术。

在热CVD过程中，前驱体气体通入反应室，通过热传导或对流传热的方式使其达到适当的温度，然后在基底表面上发生化学反应形成所需的材料薄膜。

这种沉积方式通常需要高温，可以达到几百到一千摄氏度。

热CVD通常适用于高温稳定的材料，如金属、氧化物、碳化物等。

化学CVD是一种较为复杂的气相沉积技术，它通过在低温热解气体前驱体或在化学反应中引入能量来合成材料。

化学CVD通常需要较低的温度，可以达到几十到几百摄氏度。

这种沉积方式适用于需要较低沉积温度或对材料制备条件较为严格的情况，如硅薄膜、碳纳米管等。

在气相法沉积过程中，前驱体的选择和气氛控制是非常重要的。

前驱体可以是气体、液体或固体，它需要在相应的条件下分解或反应形成所需的材料。

同时，沉积过程中的气氛也会影响沉积物的性质和结构。

常用的气氛包括惰性气体（如氮气、氩气）、还原气氛（如氢气）或氧化气氛（如氧气）。

此外，气相法沉积还需要对反应与扩散的过程进行控制，以获得期望的沉积薄膜。

反应过程包括前驱体分解或反应、生成物的扩散和在基底表面的吸附等。

这些过程的速率和平衡会受到温度、压力和反应气氛的影响。

因此，对沉积条件的精确控制是实现沉积薄膜的均匀性、纯度和结构的关键。

最后，气相法沉积还可以通过调节反应条件和利用辅助技术实现材料薄膜的控制生长。

例如，可以采用过程中的催化剂、助剂或外加电场来调节材料的成分和结构，以获得特定的性能和应用。

总之，气相法沉积是一种重要的材料制备方法，广泛应用于各个领域。

cvd 化学气相沉积CVD（化学气相沉积）是一种重要的薄膜制备技术，广泛应用于微电子、材料科学、纳米技术等领域。

本文将介绍CVD的基本原理、应用领域以及未来发展方向。

让我们来了解CVD的基本原理。

化学气相沉积是一种在气相条件下通过化学反应生成固体薄膜的技术。

它的基本原理是在高温下，将气体或液体前体物质引入反应室中，通过化学反应形成气相中间体，然后在衬底上沉积出所需的固体薄膜。

CVD的反应过程主要包括气体输运、吸附、表面反应和膜沉积等步骤。

CVD技术具有许多优点，如制备的薄膜具有高纯度、均匀性好、可控性强等特点。

此外，CVD还可以在复杂的表面形貌上进行薄膜沉积，如纳米颗粒、多孔膜等。

因此，CVD被广泛应用于微电子行业，用于制备晶体管、集成电路、显示器件等。

同时，它也被应用于材料科学领域，用于制备超硬材料、陶瓷薄膜、光学薄膜等。

除了微电子和材料科学领域，CVD还在纳米技术领域得到了广泛应用。

纳米领域的发展对CVD技术提出了更高的要求，例如制备纳米线、纳米颗粒和纳米薄膜等。

由于CVD具有优异的可控性和均匀性，它成为了纳米材料制备的重要工具。

通过调节反应条件和前体物质的选择，可以实现对纳米材料形貌、大小和组成的精确控制。

未来，CVD技术在能源领域和生物医学领域的应用也备受关注。

在能源领域，CVD可以用于制备高效的太阳能电池、燃料电池等器件。

通过优化薄膜的能带结构和界面特性，可以提高能源转换效率。

在生物医学领域，CVD可以用于制备生物传感器、药物传递系统等。

通过在表面修饰功能性薄膜，可以实现对生物分子的高灵敏检测和精确控制。

CVD是一种重要的化学气相沉积技术，广泛应用于微电子、材料科学、纳米技术等领域。

它具有优异的可控性和均匀性，可以制备高纯度、均匀性好的薄膜。

随着纳米技术和能源领域的快速发展，CVD技术在这些领域的应用前景非常广阔。

未来，我们可以期待CVD技术在更多领域的突破和创新。