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半导体材料学习资料：三五族化合物半导体的外延生长

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第七章_三五族化合物半导体讲解

第七章_三五族化合物半导体讲解
特点: (a)它是个超高真空的物理淀积过程，不考虑化学反应和质 量传输，膜的组份和杂质浓 度因源而调整；(b)它的温度最低，有效控制自掺杂和衬底热分解 (c) 测试设备先进，生长速度严格控制，低达每分钟几十纳米。
用途：（1）制备超晶格结构； （2）生长具有多层结构的薄膜外延层---各种异质结。
化学束外延CBE




CLVPE生长优点：设备简单，可以沉积出高纯 外延材料 缺点：由于GaCl是在源区由化学反应生成 的，其分压重现性较差 HVPE
HVPE生长GaAs
体系：Ga-HCl-AsH3-H2 主要反应 优点：Ga（GaCl）和As4（AsH3 ）的输入量可以 分别控制，并且AsH3的输入可以在Ga源的下游，因此不 存在Ga源饱和的问题，所以Ga源稳定 CLVPE、HVPE生长GaAs中Si沾污
• 基本原理 RnM+XHn→MX+nRH 或 RnM+XR’n→MX+n(R-R’n) R、R’为烷基，M为II、III族元素；X为V、 VI族元素
MOVPE设备



气体处理系统（源供给系统、气体输运和流 量控制系统） 反应室（反应室加热及温度控制系统） 尾气处理 安全防护及毒气报警系统 控制系统
化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积（CVD）也称为气相外延 （Vapor－phase epitaxy，VPE）， 是通过气体化合物间的化学作用而形成外延层的工艺，CVD工 艺包括 • 常压化学汽相淀积(APCVD)(Atmospheric pressure CVD) • 低压化学汽相淀积(LPCVD) • 等离子增强化学汽相淀积(PECVD)(Plasma Enhanced CVD) • 金属有机化学气相沉积（MOCVD） • 激光化学气相沉积等

07章-III-V族化合物半导体的外延生长全解

07章-III-V族化合物半导体的外延生长全解

4GaCl + As4 + 2H2 = 4 GaAs + HCl
反应生成的GaCl3被输运到反应管尾部，以无色针状物析 出，未反应的As4以黄褐色产物析出。
7-1-2 氢化物法外延生长GaAs
氢化物法是采用 Ga ／ HCI ／ AsH3 ／ H2 体系，其生长机理 为 Ga (l) + HCl (g) = GaCl (g) + ½ H2(g) AsH3 (g) = ¼ As4(g) + 3/2 H2(g) GaCl (g) + ¼ As4(g) + ½ H2(g) = GaAs (s) + HCl (g) 这种方法， Ga(GaCI) 和 As4(AsH3) 的输入量可以分别控 制，并且As4的输入可以在Ga源的下游，因此不存在镓源 饱和的问题，所以Ga源比较稳定。 卤化物和氢化物法生长 GaAs除了水平生长系统外，还 有垂直生长系统，这种系统的基座大都是可以旋转的，因 此其均匀性比较好。
7-1-1卤化物法外延生长GaAs
Ga/AsCl3/H2体系气相外延原理及操作 高纯H2经过AsCl3鼓泡器，把AsCl3蒸气携带入反应室中，它们在 300~500℃的低温就发生还原反应，
4AsCl3 + 6H2 = As4 + 12 HCl
生成的As4和HCI被H2带入高温区(850℃)的Ga源(也称源区)处，As4 便溶入Ga中形成GaAs的Ga溶液，直到Ga饱和以前，As4不流向后 方。
7-2-3 MOVPE生长GaAs
使用TMGa与AsH3反应生长GaAs原理 Ga(CH3)3(g) + AsH3(g) = GaAs(s) +3CH4(g) 如果要生长三元化合物Ga1-xAlxAs时，可以在上述反应系 统中再通往TMAl，反应式为： xAl (CH3)3(g) + (1-x) Ga(CH3)3(g) + AsH3(g) = Ga1-xAlxAs(s) +3CH4(g)

半导体材料第6章III-V族化合物半导体的外延生长课后答案

半导体材料第6章III-V族化合物半导体的外延生长课后答案

第六章III-V族化合物半导体的外延生长1、缩写解释：①*HB：水平布里奇曼法，又叫横拉法。

两温区HB法生长GaAs：低温区使As形成高压As蒸汽，高温区使As蒸汽和Ga液反应生成GaAs溶液，然后由籽晶生成GaAs晶体。

②*LEC（LEP）：液态密封法。

在高压炉内，将欲拉制的化合物材料盛于石英坩埚中，上面覆盖一层透明而黏滞的惰性熔体，将整个化合物熔体密封起来，然后再在惰性熔体上充以一定压力的惰性气体，用此方法来抑制化合物材料的离解，用这种技术可以拉制GaAs、InP、GaP等的大直径单晶。

③SSD：合成溶质扩散法（synthesis solute diffusion)④VCZ：蒸汽控制直拉技术。

⑤VGF：垂直梯度凝固法。

2、从*能带结构特点比较硅和GaAs在应用上的不同。

答：①室温下，Si的Eg=1.12ev，GaAs的Eg=1.43ev，禁带宽度大，GaAs半导体器件的工作温度范围比Si器件的工作范围要大。

②Si是间接带隙半导体材料，不可用作发光材料，而GaAs是直接带隙半导体材料，可作为发光材料。

③GaAs具有双能谷能带结构，可以制作体效应微波二极管，而Si不能。

④GaAs的电子迁移率比Si大得多，有利于提高晶体管的高频性能。

3、解释作为间接带隙材料GaP为什么能成为可见光 LED的主要材料？答：GaP的发光机理是激子复合发光，激子是价带中的电子向导带跃迁时，由于能量不够，受到价带中的空穴的库仑力的作用而停留在禁带中形成电子-空穴对，此为激子。

由于等电子陷阱能级在k空间的扩展，在k=0附近通过直接跃迁，电子与空穴复合，因此可以效率较高的发光。

而GaP的Eg=2.26ev，对应发光波长为550nm，所以作为间接带隙材料的CaP能成为可见光LED的主要材料。

4、详细说明三温区横拉法中温度选择的依据。

（T1=1250℃、T2=1100℃、T3=610℃）。

答：在三温区横拉法中，采用的是三温区横拉单晶炉改变炉温分布。

三五族半导体材料

三五族半导体材料

三五族半导体材料三五族半导体材料，是指由三阶(half filled)及五阶(filled)元素组成的半导体材料，因其具有优异的物理特性，如高载流子迁移率、高电导率、高光电效应等，被广泛应用于光电子器件、光伏器件、光纤通信等领域。

自20世纪60年代初开始，三五族半导体材料得到了快速发展。

最早的三五族半导体是砷化镓(GaAs)和磷化镓(GaP)，它们具有高载流子迁移率和高电导率，适用于高频电子器件和光电子器件。

之后又发展出了多种三五族半导体材料，如氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、砷化铝(AlAs)、磷化铝(AlP)、氮化铝(AlN)、磷化铟(InP)等。

三五族半导体材料的物理特性主要取决于其晶格结构和化学成分。

这些材料具有多种晶格结构，如锌切石英型、菱面体型、蓝宝石型、闪锗石型等。

此外，它们的化学成分中含有三五族元素和其他元素，如氮、硅、碳等。

这些元素的掺杂会导致材料的特性发生变化，如改变材料的导电性、光电性等。

三五族半导体材料的光电性质是其最重要的特性之一。

这些材料可以通过控制其能带结构来实现光电器件中所需的特性。

例如，将掺杂量调整到相应的浓度范围内可以实现发光二极管(LED)和激光器。

此外，这些材料还可以用于光伏器件中，通过光电转换将光能转化为电能。

其中，砷化镓太阳能电池以其高效率和长寿命而备受关注。

除了光电性质外，三五族半导体材料的热学和力学性质也是它们被广泛应用的原因之一。

例如，碳化硅具有高热传导性和高抗腐蚀性，适用于高温、高速和高压环境中的电子器件。

此外，磷化铟的载流子迁移率非常高，可以用于制造高速晶体管和场效应晶体管。

总的来说，三五族半导体材料具有多种物理特性，可应用于光电子器件、光伏器件、光纤通信等领域。

随着科技的不断进步，它们的应用领域还将不断扩大。

期末复习 半导体材料知识讲解

期末复习 半导体材料知识讲解
5
半导体材料的分类（按化学组成分类）
• 无机物半导体
– 元素半导体：（Ge, Si） – 化合物半导体
• 三、五族GaAs • 二、六族
• 有机物半导体
6
能带理论（区别三者导电性）
• 金属中，由于组成金属的原子中的价电子占据的 能带是部分占满的，所以金属是良好的导体。
• 半导体由于禁带宽度比较小，在温度升高或有光 照时，价带顶部的电子会得到能量激发到导带中 去，这样在导带中就有自由电子，在价带中就相 应的缺少电子，等效为带有正电子的空穴，电子 和空穴同时参与导电，使得半导体具有一定的导 电性能。
• 一般对于绝缘体，禁带宽度较大，在温度升高或 有光照时，能够得到能量而跃迁到导带的电子很 少，因此绝缘体的导电性能很差。
7
半导体结构类型
• 金刚石结构（Si/Ge):同种元素的两套面心 立方格子沿对角线平移1/4套构而成
• 闪锌矿（三、五族化合物如GaAs)：两种元 素的两套面心立方格子沿对角线平移1/4套 构而成
效应
12
作业
• 1.什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系 数？
• 2.写出BPS公式及各个物理量的含义，并讨论影响 分凝系数的因素。
• 3.分别写出正常凝固过程、一次区熔过程锭条中 杂质浓度Cs公式,并说明各个物理量的含义。
• 4.说明为什么实际区熔时，最初几次要选择大熔 区后几次用小熔区的工艺条件。
半导体材料
期末复习
2
考试题型
• 填空30分，每空一分 • 判断题10分，每题一分 • 名词解释20分，每题4分 • 问答题40分，6个题目 • AB卷
3
半导体材料概述
• 从电学性质上讲（主要指电阻率）
– 绝缘体1012—1022 Ω.cm – 半导体10-6—1012 Ω.cm – 良导体≤10-6Ω.cm – 正温度系数（对电导率而言） – 负温度系数（对电阻率而言） – 导体？？？？

半导体材料第9讲-III-V族化合物半导体的外延生长PPT课件

半导体材料第9讲-III-V族化合物半导体的外延生长PPT课件
性质 用来生长化合物晶体的各组分和掺杂剂都以气态通入反 应器。因此，可以通过精确控制各种气体的流量来控制外 延层的成分、导电类型、载流子浓度、厚，度等特性。可 以生长薄到零点几纳米，纳米级的薄层和多层结构。
(2) 反应器中气体流速快，可以迅速改变多元化合物组 分和杂质浓度
反应器中气体流速快，因此，在需要改变多元化合物组 分和杂质浓度时，反应器中的气体改变是迅速的，从而可 以使杂质分布陡峭一些，过渡层薄一些，这对于生长异质 和多层结构无疑是很重要的。
半导体材料
III-V族化合物半导体的外延生长
1
第七章 III-V族化合物半导体的外延生长
内容提要：
气相外延生长VPE 卤化物法 氢化物法 金属有机物气相外延生长MOVPE
液相外延生长LPE 分子束外延生长MBE
2
气相外延生长
气相外延生长(vapor phase epitaxy, VPE) 发展较早，主要有以下三种方法： 卤化物法 (Ga/AsCl3/H2体系) 氢化物法 (Ga/HCl/AsH3/H2体系) 金属有机外延法
5
6
氢化物法外延生长GaAs
氢化物法是采用Ga／HCI／AsH3／H2体系，其生长机理 为 Ga (l) + HCl (g) = GaCl (g) + ½ H2(g) AsH3 (g) = ¼ As4(g) + 3/2 H2(g) GaCl (g) + ¼ As4(g) + ½ H2(g) = GaAs (s) + HCl (g)
11
MOVPE的特点
(3) 晶体生长是以热分解方式进行，是单温区外延生长， 需要控制的参数少，设备简单。便于多片和大片外延生长， 有利于批量生长。
(4) 晶体的生长速度与金属有机源的供给量成正比，因 此改变其输入量，可以大幅度地改变外延生长速度。

gaas和inp材料工艺

gaas和inp材料工艺

gaas和inp材料工艺全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：【GaAs和InP材料工艺】GaAs和InP是两种常见的半导体材料，它们在电子器件制造领域有着重要的应用。

本文将介绍这两种材料的工艺制备过程，并探讨它们的特性及在电子器件中的应用。

GaAs（镓砷化镓）是一种重要的半导体材料，具有良好的导电性和光电性能。

GaAs的工艺制备过程主要包括外延生长、器件制备和封装等步骤。

1. 外延生长GaAs的外延生长主要通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）或氢化金属有机气相外延（HMOCVD）技术实现。

在外延生长过程中，需要控制反应温度、气氛、气压等参数，以获得高质量的GaAs薄膜。

2. 器件制备通过光刻、腐蚀、金属沉积、电性能测试等工艺步骤，可以制备出基础的GaAs器件，如二极管、场效应晶体管等。

在器件制备过程中，还需要考虑电性能的匹配和稳定性。

3. 封装将GaAs器件封装在合适的封装盒中，以保护器件不受外界环境的影响，并方便连接测试和使用。

封装工艺也包括焊接、膨胀、密封等步骤，需要注意器件的热散热和连接质量。

二、InP材料工艺在电子器件制造领域，GaAs和InP材料因其优越的性能而受到广泛关注。

通过合理的工艺设计和制备，可以生产出高性能的电子器件，推动信息通信、光电显示等领域的发展。

希望本文的介绍能够帮助读者更好地了解GaAs和InP材料工艺，推动相关技术的进步和应用。

第二篇示例：GaAs和InP是两种常用的半导体材料，它们在电子器件制造工艺中起着重要作用。

本文将介绍GaAs和InP材料的工艺流程及其应用领域。

1. GaAs材料工艺：GaAs是镓砷化镓的简称，是一种宽禁带半导体材料。

在电子器件中，GaAs常被用于制造高频、高速、高功率的器件，如微波放大器、MOSFET等。

GaAs材料的制备主要包括外延生长、刻蚀、金属化、离子注入等步骤。

外延生长是GaAs材料制备的关键步骤。

一般采用分子束外延或金属有机化学气相沉积等方法来进行外延生长。

半导体材料第讲外延

半导体材料第讲外延

CVD具有生长速度快、成膜均匀 、适用范围广等优点，是半导体 外延生长中常用的方法之一。
物理气相沉积（PVD）原理
物理气相沉积是一种利用物理过程将气态物质转化为固态薄膜的过程。 在半导体外延生长中，PVD通过控制物理过程，如真空蒸发、溅射等， 使所需的半导体材料在已有的衬底上生长。
PVD生长过程中，通常将衬底置于真空腔室内，通过加热或使用高能粒 子束将源材料蒸发或溅射成原子或分子状态，然后在衬底表面沉积形成
绿色化
发展环保型外延生长技术和低能耗设 备，降低外延材料制备过程中的环境 污染和能源消耗。
THANKS
谢谢您的观看
通信领域
外延生长技术在通信领域中主要 用于制造高速光电子器件、激光 器、探测器等，如光纤通信中的
光放大器、光调制器等。
电力电子领域
外延生长技术在电力电子领域中主 要用于制造高效能功率器件，如电 力电子系统中的开关管、整流器等 。
传感器领域
外延生长技术在传感器领域中主要 用于制造高灵敏度、高精度传感器 ，如气体传感器、湿度传感器等。
02
外延生长的基本原理
化学气相沉积（CVD）原理
化学气相沉积是一种利用化学反 应将气态物质转化为固态薄膜的 过程。在半导体外延生长中， CVD通过控制化学反应的条件， 如温度、压力、气体流量等，使 所需的半导体材料在已有的衬底 上生长。
CVD生长过程中，通常将含有构 成薄膜元素的反应气体引入反应 腔室，在高温和低压条件下，反 应气体在衬底表面发生化学反应 ，形成固态薄膜。
纳米结构外延
利用纳米结构作为模板或种子， 在外延生长过程中控制晶体取向 和形貌，以提高外延材料的特殊
性能和应用价值。
外延生长技术的发展趋势

半导体材料第6讲-外延

半导体材料第6讲-外延

外延层应满足的要求
• (4)对于异质外延，外延层与衬底的组分间应突变(要求组 分缓变的例外)并尽量降低外延层和衬底间组分互扩散。 • (5)掺杂浓度控制严格，分布均匀，使得外延层有符合要 求而均匀的电阻率。不仅要求一片外延片内，而且要求同 一炉内，不同炉次生长的外延片的电阻率的一致性好。 • (6) 外延层的厚度应符合要求，均匀性和重复性好。
• (7)有埋层的衬底上外延生长后，埋层图形畸变很小。
• (8)外延片直径尽可能大，利于器件批量生产，降低成本。 • (9)对于化合物半导体外延层和异质结外延热稳定性要好。
5—2 硅的气相外延生长
• 气相硅外延生长是在高温下使挥发性强的硅源 与氢气发生反应或热解，生成的硅原子淀积在 硅衬底上长成外延层。 • 通常使用的硅源是SiH4、SiH2Cl2、SiHCl3 和SiCL4。 • SiHCl3和SiCl4常温下是液体，外延生长温度高， 但生长速度快，易提纯，使用安全，所以它们 是较通用的硅源。早期多使用SiCl4，近来使用 SiHCl3和SiH2Cl2逐渐增多。
• 利用外延片制作半导体器件，特别是化合物半导体器 件绝大多数是制作在外延层上，因此外延层的质量直 接影响器件的成品率和性能。一般来说外延层应满足 下列要求： • (1)表面应平整，光亮，没有亮点，麻坑，雾渍和 滑移线等表面缺陷。 • (2)晶体完整性好，位错和层错密度低。对于硅外 延来说，位错密度应低于1000个／cm2，层错密度应 低于10个／cm2，同时经铬酸腐蚀液腐蚀后表面仍然 光亮。 • (3)外延层的本底杂质浓度要低，补偿少。要求原 料纯度高，系统密封性好，环境清洁，操作严格，避 免外来杂质掺入外延层。
ห้องสมุดไป่ตู้ Epsilon Series Single-Wafer Epitaxial Reactors

3.5化合物外延生长

3.5化合物外延生长
第7章 III-V族化合物的外延生长
CLVPE HVPE 金属有机化学气相外延生长MOVPE MOVPE生长GaAs、 GaN体单晶和薄膜单晶的制备 LPE生长GaAs 分子束外延生长MBE 化学束外延CBE

CLVPE生长GaAs

反应过程
CLVPE生长GaAs

①
工艺过程

CLVPE生长GaAs

影响生长速度的因素 衬底温度、衬底晶向、AsCl3分压、气体流速、 反应室压力及所用载气种类等多种因素有关
CLVPE外延生长其他化合物
用In+PCl3+H2体系可以生长InP外延层 用Ga+PCl3+H2体系可以生长GaP外延层 用Ga+AsCl3+PCl3+H2体系可以生长GaAsP固溶 体外延层

由于AlCl3易与石英反应管发生反应，故不宜 用CLVPE生长AlGaAs固溶体外延材料
CLVPE生长优点：设备简单，可以沉积出高纯 外延材料 缺点：由于GaCl是在源区由化学反应生成 的，其分压重现性较差 HVPE

HVPE生长GaAs
体系：Ga-HCl-AsH3-H2 主要反应 优点：Ga（GaCl）和As4（AsH3 ）的输入量可 以分别控制，并且AsH3的输入可以在Ga源的 下游，因此不存在Ga源饱和的问题，所以Ga 源稳定 CLVPE、HVPE生长GaAs中Si沾污 H2+HCl+SiO2 SiHCl+H2
MOVPE生长GaAs工艺过程
1. 2. 3. 4. 5.
装衬底，调整好源温度、设定好流量 抽真空，充H2，对于LPMOVPE，调整好反应 室压力 升温至300℃，通AsH3，形成As气氛，防止 GaAs衬底受热分解 升温至外延生长温度（>600℃）通TMG外延 生长 生长结束停TMG降温至300 ℃，再停AsH3

半导体材料第6讲-外延

半导体材料第6讲-外延

我国目前最先进的硅外延设备
• 中国最大的半导体相关应用研究院之一，有色金属研 究总院(GRINM) 向International N.V. 订购的300 mm 外延设备--Epsilon® 3200 。Epsilon 3200 主要 用途是硅和锗化硅的外延生长。这是销售到中国大陆 的首台300 mm 外延设备 • ASM International N.V.(荷兰)和它的分支机构设计 和制造用于生产半导体装置的设备和材料。公司通过 他们在美国，欧洲，日本和亚洲的工厂既为硅晶片处 理（前工序），也为集成和封装（后工序）提供生产 解决方案。
5.3 硅外延层电阻率的控制
• 式中的正负号由杂质类型决定，与衬底中杂质同类型者取正号， 与衬底中杂质反型者取负号。 • N气、N基座、N系统由于杂质不是来源于衬底片故被称为外 掺杂。N系统主要与系统的清洁度有关，N基座主要与基座的 纯度有关，而N气主要由掺杂决定，如果清洁处理良好，并采 用高纯的基座，则外掺杂主要由人为的掺杂条件来决定。 • N散、N衬底、N邻片的杂质来源于衬底片，所以又通称为自 掺杂。尽管外延层中的杂质来源于各方面，但决定外延层电阻 率的主要因素还是人为控制的掺杂剂的多少；即N气起主导作 用(不掺杂的高阻外延层，如生长很薄，主要由自掺杂决定， 如生长很厚应由SiCl4源的纯度决定。) 其他杂质分量因变化多 端，它们会干扰外延层电阻率的精确控制，所以在外延时应采 取各种办法来抑制它们，或减少其影响。
• 实现减少杂质从衬底或埋层中逸出的途径 • 是：（1）降低外延预热和外延生长的温度； （2）选择蒸汽压低的杂质作为衬底或埋层的 掺杂剂； • （3）衬底背封（这对埋层上的外延效果不 大）。如果用某种阻挡层来封闭衬底背面就能 抑制背面杂质的蒸发从而减少自掺杂。 • 低温外延尚未大量用于外延生产
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第七章 Ⅲ-Ⅴ族化合物外延生长
气相外延生长VPE(vapor phase epitaxy, VPE) 卤化物法(Ga/AsCl3/H2体系) 氢化物法(Ga/HCl/AsH3/H2体系) 金属有机物气相外延生长MOVPE
液相外延生长LPE 分子束外延生长MBE
薄膜制备技术
1．物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）
化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积（CVD）也称为气相外延（Vapor－phase epitaxy ，VPE），是通过气体化合物间的化学作用而形成外延层的工艺. CVD工艺包括 常压化学汽相淀积(APCVD)(Atmospheric pressure CVD) 低压化学汽相淀积(LPCVD) 等离子增强化学汽相淀积(PECVD)(Plasma Enhanced CVD) 金属有机化学气相沉积（MOCVD） 激光化学气相沉积等
9
模具方面应用
➢工模具在工业生产中占有重要的地位，如何提高工模具 的表面性能和使用寿命一直是材料与工艺研究的重点之 一，CVD技术在工模具上的推广应用，对传统的工模具 制造是个突破。 ➢金属材料在成形时，会产生高的机械应力和物理应力， 原来工模具的抗磨能力，抗接触能力及摩擦系数等机械 性能是靠基体材料来实现的，采用该技术后，CVD的TiN 涂层作为表面保护层。
11
微电子技术
在半导体器件和集成电路的基本制造流程中，有 关半导体膜的外延，P-N结扩散元的形成、介质隔离、 扩散掩膜和金属膜的沉积等是工艺核心步骤，化学气相 沉积在制备这些材料层的过程中逐渐取代了如硅的高温 氧化和高温扩散等旧工艺，在现代微电子技术中占主导 地位，在超大规模集成电路中，化学气相沉积可以用来 沉积多晶硅膜，钨膜、铅膜、金属硅化物，氧化硅膜以 及氮化硅膜等，这些薄膜材料可以用作栅电极，多层布 线的层间绝缘膜，金属布线，电阻以及散热材料等。
2．化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）
3．氧化法（高压氧化法）
4．电镀法
5．涂敷、沉淀法
物理气相淀积(PVD)
蒸发：在真空系统中，金属原子获得足够的能量后便可以脱离 金属表面的束缚成为蒸汽原子，淀积在晶片上。按照能量来源 的不同，有灯丝加热蒸发和电子束蒸发两种 溅射：真空系统中充入惰性气体，在高压电场作用下，气体放 电形成的离子被强电场加速，轰击靶材料，使靶原子逸出并被 溅射到晶片上
（4）反应后的气相产物离开基体材料表面，扩散回边界层，并随输运 气体排出反应室。
பைடு நூலகம்
CVD工艺特点：
（1）CVD成膜温度远低于体材料的熔点。 因此减轻 了衬底片的热形变，减少了玷污，抑制了缺陷生成; 设备简单，重复性好； （2）薄膜的成分精确可控； （3）淀积速率一般高于PVD（如蒸发、溅射等） （4）淀积膜结构完整、致密，与衬底粘附性好。 （5）极佳的覆盖能力
化学气相沉积作为20世纪60年代初前后迅速发展起来的一种 无机材料制备技术，由于设备简单，成本低廉，因而广泛用于 高纯物质的制备、合成新晶体及沉积多种单晶态、多晶态无机 功能薄膜材料。这些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳 化物也可以是Ⅲ-Ⅴ，Ⅱ-Ⅳ，Ⅳ-Ⅵ族中的二元或多元的元素间 化合物，而且它们的物理功能可以通过气相掺杂的沉积过程精 确控制。随着半导体工业的发展，化学气相沉积被广泛运用于 金属镀膜中。
12
超导技术
CVD制备超导材料是美国无线电公司（RCA）在20世 纪60年代发明的，用化学气相沉积生产的Nb3Sn低温超 导材料涂层致密，厚度较易控制，力学性能好，是目 前烧制高场强、小型磁体的最优材料，为提高Nb3Sn的 超导性能，很多国家在掺杂、基带材料、脱氢、热处 理以及镀铜稳定等方面做了大量的研究工作，使CVD 法成为生产Nb3Sn的主要方法之一。
13
太阳能利用
太阳能是取之不尽的能源,利用无机材料的光电转换功 能制成太阳能电池是利用太阳能的一个重要途径。目前制 备多晶硅薄膜电池多采用 CVD技术,包括 LPCVD和 PCVD 工艺。现已试制成功的硅、砷化镓同质结电池以及利用Ⅱ～ Ⅴ族、Ⅰ～Ⅵ族等半导体制成的多种异质结太阳能电池,如 SiO2/Si、GaAs/GaAlAs、CdTe/CdS等,几乎全制成薄膜形式, 气相沉积是它们最主要的制备技术。
CVD法的基本原理和过程 化学气相沉积是利用气态物质在一固体材料表面上进行化学反应，
生成固态沉积物的过程。CVD在本质上是一种材料的合成过程，其主 要步骤有：
（1）反应剂被携带气体进入反应器后，在基体材料表面附近形成边界 后，然后在主气流中的反应剂越过边界扩散型材料表面。
（2）反应剂被吸附在基体材料表面，并进行化学反应。 （3）化学反应生成的固态物质，即所需要的沉积物，在基体材料表面 成核，生长成薄膜。
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切削工具方面的应用
用CVD涂覆刀具能有效地控制在车、铣和钻孔过程中出现的 磨损，在这里应用了硬质合金刀具和高速钢刀具。特别是车床 用的转位刀片、铣刀、刮刀和整体钻头等。使用的涂层为高耐 磨性的碳化物、氯化物、碳氯化台物、氧化物和硼化物等涂层 。TiN与金属的亲和力小，抗粘附能力和抗月牙形磨损性能比 TiC涂层优越，因此，刀具上广泛使用的是TiN涂层。
经过数十年的发展，CVD已经成为半导体生产过程中最重要的 薄膜沉积方法。PVD的应用大都局限在金属膜的沉积上；而 CVD几乎所有的半导体元件所需要的薄膜，不论是导体，半导 体，或者介电材料，都可以沉积。 在目前的VLSI及ULSI生产过程中，除了某些材料还在用溅镀 法之外，如铝硅铜合金及钛等，所有其他的薄膜均用CVD法来 沉积。
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在耐磨涂层机械零件方面的应用
•在许多特殊环境中使用的材料往往需要有涂层保护，以使 其具有耐磨，耐腐蚀，耐高温氧化和耐辐射等功能。SiC 、Si3N4、MoSi2等硅系化合物是最重要的高温耐氧化涂层 。这些涂层在表面上生成致密的SiO2薄膜，起着阻止氧化 的作用，在1400～1600℃下能耐氧化。Mo和W的CVD涂 层亦具有优异的高温耐腐蚀性。