CVD课程导论2014219.pptVIP

化学气相淀积与薄膜工艺Chemical Vapor Deposition Thin Film Technology 孟广耀 Tel MPmgym@ustc.edu.cn 中国科学技术大学 材料科学与工程系 固体化学与无机膜研究所 2014.2.19 1.我们所处的时代特色是什么2. 什么是“高新技术”的典型代表？3. 这类高新技术的核心是什么？4. 制备这些先进材料与功能器件的关键（主要、核心）技术是什么？ 你是否知道？ 全世界前1000强的大学中，那个大学开了同样或类似的课程？ 例如： ?USTC， 材料科学与工程系，1983-2014 ?美国Arizona 大学化学工程系， Dr. Jerry (Yuesheng) Lin, CVD ( from 1992) ? Stanford University, Dept. Mat. Sci. Eng.（1980-） “Preparation of Semiconductor Devices” 绪论：CVD的原理、技术与应用纵观 化学气相淀积（CVD）的概念辨析 装置系统实例与CVD工艺特点 CVD的技术应用与现代高新技术 从CVD在USTC的研究，看CVD科学与技术的发展 本课程的内容和教学概论 教学方式与考核- 课程论文的要求 CVD- Chemical Vapor Deposition-概念与定义 CVD- 是以气态化合物为源物质（Source 或称Precursor-先驱物、前驱物）制备新型固体材料的化学过程和技术。这种材料制备技术可以是由气相中“均相”形成固态粒子，更多的情况下是在固体（衬底）表面上，在一定的加热或是其他能量提供方式（如紫外和红外照射、等离子体激活、激光束或电子束辅助等），通过气-固复相反应过程形成材料薄膜、块体单晶、晶体纤维或是无定形沉积物。 在单晶衬底上生长单晶材料层时又专称为： 气相外延（Vapor Phase Epitaxy- VPE） 1967年9月，在美国伊利诺州Hinsdale （Shaffer H.) 举办了第一届 Int. Conference on CVD（此后两年一次会议） H. Shaffer: Chemical 应特别说明其中文译名： 应是“化学气相淀积”， 而不是“化学汽相沉积” “汽相”的说法，把CVD与蒸汽凝结的物理过程相混同，掩盖了过程的化学本质； “沉积”词不达意，在于没有揭示CVD过程的表面催化本质, 从而往往容易造成误导！ 氯硅烷氢还原法：SiHCl3 + H2 = Si↓+3HCl + H2硅烷热解法：SiH4 → Si↓ ＋ H2（中国科大1970－72） 气相外延法制备GaN单晶薄膜与发光器件（中科院长春物理所与中国科大合作项目-1976） 《三国四方》 GaN发光器件课题组苏州半导体器件一厂，1975－1980 CVD技术系统的一些通用术语 CVD源物质或前驱物（Sources， Precursor）- 卤化物：Ga-HCl，SiCl4, SiHCl3，AlBr3，AsCl3，氢化物源： AsH3, PH3 ,SiH4 ； MO 源：TMGa，DEZ， Y（dpm）3 载气（Carrier gas）： H2， N2， Ar， He 掺杂剂（Dopant）： Mg，Zn，P, DETe，DEZn， 源区（Source zone）与源区反应- Ga+ HCl = GaCl (g) + ? H2 衬底（Substrate）和衬底托架（holder）： 衬底晶向、托架设计 CVD装置系统- 气源操作（子系统），反应器（卧式、立式、筒式等） 能量提供（子）系统，尾气处理系统，在线检测系统 CVD操作参数 ： 气体流量，淀积温度，源区温度，系统压力， 能量馈入 参数（如等离子体频率和功率），衬底晶向 化学气相淀积（CVD）:概念及其基本特点 CVD在现代社会和高新技术中的地位 现代社会的特征- 以高新