化学气相沉积法制备薄膜课件教案.pptxVIP

会计学1化学气相沉积法制备薄膜第1页/共49页

2目录1化学气相沉积方法发展简史2CVD的基本概念及原理3CVD合成工艺4CVD制造薄膜技术的介绍第1页/共49页第2页/共49页

31化学气相沉积方法发展简史20世纪60-70年代用于集成电路第2页/共49页第3页/共49页

4化学气相沉积（CVD）：通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。简单来说就是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，沉积到基片表面上。从气相中析出的固体的形态主要有：在固体表面上生成薄膜、晶须和晶粒，在气体中生成粒子。2CVD的基本概念及原理第3页/共49页第4页/共49页

5CVD技术要求：反应剂在室温或不太高的温度下最好是气态或有较高的蒸气压而易于挥发成蒸汽的液态或固态物质，且有很高的纯度；通过沉积反应易于生成所需要的材料沉积物，而其他副产物均易挥发而留在气相排出或易于分离；反应易于控制。第4页/共49页第5页/共49页

6CVD技术分类：CVD技术金属有机物CVD(MOCVD)快热CVD(RTCVD)高密度等离子体CVD(HDPCVD等离子体增强CVD(PECVD)超高真空CVD(UHCVD)亚常压CVD(SACVD)常压CVD（APCVD））低压CVD（LPCVD）按反应类型或压力分类按沉积中是否含有化学反应分类物理气相沉积化学气相沉积第5页/共49页第6页/共49页

7常用CVD技术：沉积方式优点缺点常压化学气相沉积反应器结构简单沉积速率快低温沉积阶梯覆盖能差粒子污染低压化学气相沉积高纯度阶梯覆盖能力极佳产量高适合于大规模生产高温沉积低沉积速率等离子化学气相沉积低温制程高沉积速率阶梯覆盖性好化学污染粒子污染第6页/共49页第7页/共49页

8CVD技术的反应原理热分解反应氧化还原反应化学合成反应化学输运反应等离子体增强反应其他能源增强反应第7页/共49页第8页/共49页

9热分解反应：在真空或惰性气氛下将衬底加热到一定温度后导入反应气态源物质使之发生热分解，最后在衬底上沉积出所需的固态材料。氢化物分解：金属有机化合物的热分解：氢化物和金属有机化合物体系的热分解其他气态络合物及复合物的热分解第8页/共49页第9页/共49页

10氧化还原反应：一些元素的氢化物及有机烷基化合物常常是气态的或者是易于挥发的液体或固体，CVD技术中如果同时通入氧气，在反应器中发生氧化反应时就沉积出相应于该元素的氧化物薄膜。氢还原法是制取高纯度金属膜的好方法，工艺温度较低，操作简单，因此有很大的实用价值。第9页/共49页第10页/共49页

11化学合成反应：由两种或两种以上的反应原料气在沉积反应器中相互作用合成得到所需要的无机薄膜或其它材料形式的方法。与热分解法比，这种方法的应用更为广泛，因为可用于热分解沉积的化合物并不很多，而无机材料原则上都可以通过合适的反应合成得到。第10页/共49页第11页/共49页

12化学输运反应：把所需要沉积的物质作为源物质，使之与适当的气体介质发生反应并形成一种气态化合物。这种气态化合物经化学迁移或物理载带而输运到与源区温度不同的沉积区，再发生逆向反应生成源物质而沉积出来。这样的沉积过程称为化学输运反应沉积。也有些原料物质本身不容易发生分解，而需添加另一种物质（称为输运剂）来促进输运中间气态产物的生成。第11页/共49页第12页/共49页

13等离子体增强反应：在低真空条件下，利用RF、MW或ECR等方法实现气体辉光放电在沉积反应器中产生等离子体。由于等离子体中正离子、电子和中性反应分子相互碰撞，可以大大降低沉积温度。例如硅烷和氨气的反应在通常条件下，约在850℃左右反应并沉积氮化硅，但在等离子体增强反应的条件下，只需在350℃左右就可以生成氮化硅。第12页/共49页第13页/共49页

14其它能源增强反应：采用激光、火焰燃烧法、热丝法等其它能源也可以实现增强反应沉积的目的。第13页/共49页第14页/共49页

153.1化学气相沉积法合成生产工艺种类3CVD合成工艺CVD装置通常由气源控制部件、沉积反应室、沉积温控部件、真空排气和压强控制部件等部分组成。任何CVD系统均包含一个反应器、一组气体传输系统、排气系统及工艺控制系统等。大体上可以把不同的沉积反应装置粗分为常压化学气相沉积（APCVD）、低压化学气相沉积（LPCVD）、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、有机金属化学