《化学气相沉积》PPT课件

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1、化学气相沉积ChemicalVaporDeposition,CVD主要内容：CVD的基本原理CVD的特点CVD方法CVD的现状和展望一、CVD的基本原理化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition,CVD）利用气态物质在一固体表面上进行化学反应，生成固态沉积物的过程。1、CVD的基本条件1）足够高的温度：气体与机体表面作用、反应沉积时需要一定的激活能量，故CVD要在高温下进行。当然，以等离子体、激光提过激活能量，可降低反应的温度。2）反应物必须有足够高的蒸气压。3）除了要得到的固态沉积物外，化学反应的生成物都必须是气态。4）沉积物本身的饱和蒸气压应足够低。2、CVD

2、过程反应气体向基体表面扩散反应气体吸附于基体表面在基体表面上产生的气相副产物脱离表面留下的反应产物形成覆层3、CVD几种典型化学反应1）热分解2）还原3）氧化4）水解5）综合许多镀层的沉积包含上述两种或几种基本反应。此外，还有等离子体激发、光和激光激发等反应。4、CVD装置CVD设备混合气体中某些成分分解后可以单独沉积在基体表面形成薄膜，或混合气体中某些成分分解后与基体表面相互作用形成化合物，沉积在基体表面形成薄膜初始气源加热反应室废气处理系统CVD装置基本组成二、CVD的特点CVD过程可在高温或中温下进行CVD过程可在大气压或低于大气压(低压)下进行镀层的密度和纯度可控制，镀层的

3、化学成分可改变绕镀性好，适用于在复杂形状零件上沉积薄膜可形成多种金属、合金、陶瓷和化合物镀层三、化学气相沉积方法热化学气相沉积（TCVD）低压化学气相沉积（LPCVD）等离子体化学气相沉积（PCVD）激光（诱导）化学气相沉积（LCVD）金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）热化学气相沉积（TCVD）热化学气相沉积是指采用衬底表面热催化方式进行的化学气相沉积。一般在800~2000℃的高温反应区，利用电阻加热，高频感应加热和辐射加热的化学气相沉积。这样的高温使衬底的选择受到很大限制，但它是化学气相沉积的经典方法。应用于半导体和其他材料。ⅠTCVD系统TCVD装置包括三个相互关联的部

4、分：气体供应系统、反应室及排气系统典型的TCVD装置示意图低压化学气相沉积（LPCVD）LPCVD压力范围一般在1Pa~4×10000Pa之间。由于低压下分子平均自由程增加，因而加快了气态分子的运输过程，反应物质在工件表面的扩散系数增大，使薄膜均匀性得到改善。对于表面扩散动力学控制的外延生长，可增大外延层的均匀性，这在大面积大规模外延生长中（例如大规模硅器件工艺中的介质膜外延生长）是必要的。但对于由质量输送控制的外延生长，上述效应并不明显。ⅡLPCVD装置示意图LPCVD适于单晶硅、多晶硅和氮化硅等超大规模集成电路的制造对设备要求高，须有精确的压力控制系统，成本高可精确控制膜层的成

5、分和结构等离子体化学气相沉积(PCVD)1、基本原理PCVD是将低压气体放电等离子体应用于化学气相沉积中的技术，它是用辉光放电产生的等离子体激活气体分子，使化学气相的化学反应在低的温度下进行，因而也称等离子增强化学气相沉积（PECVD）。这是一种高频辉光放电物理过程与化学反应相结合的技术。Ⅲ2、PCVD的成膜步骤反应沉积成膜等离子体扩散等离子体产生气相物质被激活等离子体产生等离子体扩散等离子体产生等离子体扩散等离子体产生气相物质被激活等离子体扩散等离子体产生气相物质被激活等离子体扩散等离子体产生外电场提高能量，利用低压气体的辉光放电产生等离子体反应沉积成膜气相物质被激活等离子体扩散

6、等离子体产生辉光放电的压力较低，加速了等离子体的质量输送和扩散利用直流、射频、激光等手段，激活反应气体活体粒子在基体表面发生化学反应，形成膜层等离子体扩散等离子体产生气相物质被激活等离子体扩散等离子体产生气相物质被激活等离子体扩散等离子体产生气相物质被激活等离子体扩散等离子体产生反应沉积成膜气相物质被激活等离子体扩散等离子体产生3、PCVD的特点成膜温度低沉积速率高膜层结合力高膜层质量好能进行根据热力学规律难以发生的反应4、PCVD与CVD装置结构相近，只是需要增加能产生等离子体的反应器。用于激发CVD反应的等离子体有：直流等离子体射频等离子体微波等离子体脉冲等离子体直流等离子体法

7、(DCPCVD)利用直流电等离子体激活化学反应，进行气相沉积的技术。DCPCVD装置示意图1-真空室2-工作台3-电源和控制系统4-红外测温仪5-真空计6-机械泵射频等离子体法(RFPCVD)利用射频辉光放电产生的等离子体激活化学反应进行气相沉积的技术。电感耦合和电容耦合是供应射频功率的两种基本耦合方式。射频传输是通过电路实现的，在放电空间建立的是纵向电场。射频法可用来沉积绝缘薄膜。微波等离子体法(MWPCVD)用微波放电产生等离子体激活化学反应进行气相沉积的技术。微