化学气相沉积法
- 格式:pptx
- 大小:461.93 KB
- 文档页数:15
化学气相沉积法
化学气相沉积法是一种通过热分解气态前驱体在表面上
生长薄膜的方法,常用于制备高质量的薄膜材料,例如硅、氮化硅、氧化铝、钨等。
化学气相沉积法是一种简单、易于控制的工艺,具有良好的重复性和均匀性。
化学气相沉积法的基本原理是将气体前驱体输送到基片
表面,在高温下发生化学反应,生成固态物质,最终形成具有所需性质的薄膜。
典型的化学气相沉积系统包括前驱体输送、气体反应室和基片加热部分。
在前驱体输送部分,通常将前驱体通过压缩气体输送到
反应室内。
前驱体可为有机物或无机物,例如SiH4、NH3、
Al(CH3)3、W(CO)6等。
压缩气体可以是惰性气体,如氮、氩
或氢气。
在反应室内,前驱体和压缩气体混合形成气态反应物。
在气体反应室中,气态反应物在基片表面沉积,形成固
态薄膜。
这一过程通常需要高温条件下进行,以确保气态反应物的分解和沉积。
反应室通常用电阻器、辐射加热或激光热源进行加热。
化学气相沉积法的优点主要在于其所制备的薄膜均匀性、易于控制和高品质等,这使得它在半导体工业中得到了广泛的应用。
然而,它也存在一些问题,如膜质量受到前驱体纯度、反应物浓度、温度和气体动力学等因素的影响;反应过程中可能会形成副反应产物;反应室内的气压和流量的控制也是一个关键的问题。
化学气相沉积法已成为半导体工业中制备薄膜的重要方
法,其应用领域也在不断扩大。
它的发展将有助于推动半导体产业的进一步发展,满足人类对高性能电子产品的需求。
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。
气相沉积法气相沉积法是一种非常重要的现代分析技术,它被广泛应用于化学、分子生物学、材料科学等领域。
它的基本原理是以物质的质量分数为基础,利用气相技术使其分离、净化和收集。
它是分析信息和数据收集的重要工具,也是加强化学测量和改进技术的有效方法。
气相沉积法最初是由Jügen Geigle在1909年发明的。
他发明了一种装置,它可以用于将微量气体从空气中分离出来。
由于他的发明,气相沉积法得以发展,并且得到广泛的应用。
气相沉积法的原理是以气态物质的质量分数为基础,以蒸气压、分子量和溶解性为主要参数,利用条件选择性地分离、净化和收集获得物质,从而获得纯净的物质的收集。
在气相沉积过程中,会将原有的物质按照不同的特性分成两类,一类是蒸气压高的,另一类是蒸气压低的。
这两类物质会被不同的装置分开,最后得到清洁的物质。
在气相沉积过程中,会使用多种方法来分离、净化和收集微量物质。
其中最常用的方法是蒸发过程,即将蒸发的物质收集在某一容器中,使其分离出来。
另外,也可以使用吸附法和冷凝法来收集物质。
气相沉积法通常用于化学分析、材料科学、分子生物学等领域。
在化学分析中,气相沉积法可用于分离和收集有机物、稀有气体、氯气等,以及测定这些物质的活度、稳定性、溶解度等特性。
在材料科学中,它可以用于测定原料中包含的各种元素、分子结构和各种反应物的构型等。
此外,气相沉积法在分子生物学研究中也得到广泛的应用,如用于分离和测定细胞内的小分子物质,如蛋白质、核酸等。
气相沉积法不仅广泛应用于上述领域,它还可以用于污染物的测定、食品的质量控制和安全监测以及生物体检测等。
它可以使用多种仪器,如气体质谱仪、气体-液相色谱仪、质谱仪等,以实现快速、准确的分析和检测。
综上所述,气相沉积法是一种重要且应用广泛的现代分析技术。
它不仅用于化学分析、材料科学、分子生物学研究,还可用于污染物检测、食品质量控制等。
通过巧妙运用气相沉积法,可以快速、准确地获取需要的物质和结果,从而帮助我们更好地理解自然界的微小细节。
化学气相沉淀法摘要:化学气相沉积Chemical vapor deposition,简称CVD;是反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。
CVD技术可以生长高质量的单晶薄膜,能够获得所需的掺杂类型和厚度,易于实现大批量生产,因而在工业上得到广泛的应用。
工业上利用CVD制备的外延片常有一个或多个埋层可用扩散或离子注入的方式控制器件结构和掺杂分布;外延层的氧和碳含量一般很低。
但是CVD外延层容易形成自掺杂,要用一定措施来降低自掺杂。
CVD生长机理很复杂,反应中生成多种成分,也会产生一些中间成分,影响因素有很多,如:先躯体种类:工艺方法Levi,Devi,Pend;反应条件温度,压力,流量;触媒种类:气体浓度;衬基结构;温度梯度;炉内真空度等外延工艺有很多前后相继,彼此连贯的步骤。
关键词:化学气相沉淀积,薄膜,应用,工艺正文:原理:将两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应,形成--种新的材料,沉积到基体表面上。
反应物多为金属氯化物,先被加热到一定温度,达到足够高的蒸汽压,用载气一般为Ar或H2送入反应器。
如果某种金属不能形成高压氯化物蒸汽,就代之以有机金属化合物。
在反应器内,被涂材料或用金属丝悬挂,或放在平面上,或沉没在粉末的流化床中,或本身就是流化床中的颗粒。
化学反应器中发生,产物就会沉积到被涂物表面,废气多为HC1或HF被导向碱性吸收或冷阱。
除了需要得到的固态沉积物外,化学反应的生成物都必须是气态沉积物本身的饱和蒸气压应足够低,以保证它在整个反应、沉积过程中都一直保持在加热的衬底上。
反应过程:1反应气体向衬底表面扩散2反应气体被吸附于衬底表面3在表面进行化学反应、表面移动、成核及膜生长4生成物从表面解吸5生成物在表面扩散。
所选择的化学反应通常应该满足:①反应物质在室温或不太高的温度下最好是气态,或有很高的蒸气压,且有很高的纯度:②通过沉积反应能够形成所需要的材料沉积层:③反应易于控制在沉积温度下,反应物必须有足够高的蒸气压。
化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术,包括大范围的绝缘材料,大多数金属材料和金属合金材料。
从理论上来说,它是很简单的:两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应,形成一种新的材料,沉积到晶片表面上。
淀积氮化硅膜(Si3N4)就是一个很好的例子,它是由硅烷和氮反应形成的。
概述反应室中的反应是很复杂的,有很多必须考虑的因素,沉积参数的变化范围是很宽的:反应室内的压力、晶片的温度、气体的流动速率、气体通过晶片的路程(如图所示)、气体的化学成份、一种气体相对于另一种气体的比率、反应的中间产品起的作用、以及是否需要其它反应室外的外部能量来源加速或诱发想得到的反应等。
额外能量来源诸如等离子体能量,当然会产生一整套新变数,如离子与中性气流的比率,离子能和晶片上的射频偏压等。
然后,考虑沉积薄膜中的变数:如在整个晶片内厚度的均匀性和在图形上的覆盖特性(后者指跨图形台阶的覆盖),薄膜的化学配比(化学成份和分布状态),结晶晶向和缺陷密度等。
当然,沉积速率也是一个重要的因素,因为它决定着反应室的产出量,高的沉积速率常常要和薄膜的高质量折中考虑。
反应生成的膜不仅会沉积在晶片上,也会沉积在反应室的其他部件上,对反应室进行清洗的次数和彻底程度也是很重要的。
化学家和物理学家花了很多时间来考虑怎样才能得到高质量的沉积薄膜。
他们已得到的结论认为:在晶片表面的化学反应首先应是形成“成核点”,然后从这些“成核点”处生长得到薄膜,这样淀积出来的薄膜质量较好。
另一种结论认为,在反应室内的某处形成反应的中间产物,这一中间产物滴落在晶片上后再从这一中间产物上淀积成薄膜,这种薄膜常常是一种劣质薄膜。
化学气相沉积法是传统的制备薄膜的技术,其原理是利用气态的先驱反应物,通过原子、分子间化学反应,使得气态前驱体中的某些成分分解,而在基体上形成薄膜。
化学气相沉积包括常压化学气相沉积、等离子体辅助化学沉积、激光辅助化学沉积、金属有机化合物沉积等。
化学气相沉积法化学气相沉积CVD(Chemical Vapor Deposition)原理CVD(Chemical Vapor Deposition, 化学气相沉积),指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室,在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。
在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用CVD方法制备。
经过CVD处理后,表面处理膜密着性约提高30%,防止高强力钢的弯曲,拉伸等成形时产生的刮痕。
CVD特点淀积温度低,薄膜成份易控,膜厚与淀积时间成正比,均匀性,重复性好,台阶覆盖性优良。
CVD制备的必要条件1) 在沉积温度下,反应物具有足够的蒸气压,并能以适当的速度被引入反应室;2) 反应产物除了形成固态薄膜物质外,都必须是挥发性的;3) 沉积薄膜和基体材料必须具有足够低的蒸气压。
编辑本段何为cvd,CVD是Chemical Vapor Deposition的简称,是指高温下的气相反应,例如,金属卤化物、有机金属、碳氢化合物等的热分解,氢还原或使它的混合气体在高温下发生化学反应以析出金属、氧化物、碳化物等无机材料的方法。
这种技术最初是作为涂层的手段而开发的,但目前,不只应用于耐热物质的涂层,而且应用于高纯度金属的精制、粉末合成、半导体薄膜等,是一个颇具特征的技术领域。
其技术特征在于:(1)高熔点物质能够在低温下合成;(2)析出物质的形态在单晶、多晶、晶须、粉末、薄膜等多种;(3)不仅可以在基片上进行涂层,而且可以在粉体表面涂层,等。
特别是在低温下可以合成高熔点物质,在节能方面做出了贡献,作为一种新技术是大有前途的。
例如,在1000?左右可以合成a-Al2O3、SiC,而且正向更低温度发展。
CVD工艺大体分为二种:一种是使金属卤化物与含碳、氮、硼等的化合物进行气相反应;另一种是使加热基体表面的原料气体发生热分解。
CVD的装置由气化部分、载气精练部分、反应部分和排除气体处理部分所构成。