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应用CVD制备薄膜综述 摘要：本文介绍了化学气相沉积技术的基本原理、分类、特点、应用和 具有广泛应用前景的CVD新技术,同时分析了化学气相沉积技术的发展趋势,并展望其应用前景。 关键字：CVD，基本原理，发展历程，应用前景，MOCVD,PECVD 前言 现在薄膜技术在电子元器件、集成光学、电子技术、红外技术、激技术以及航天技术和光学仪器等各个领域都得到了广泛的应用，它们不仅成为一间独立的应用技术，而且成为材料表面改性和提高某些工艺水平的重要手段。一化学气相淀积是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相淀积法已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。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淀积过程精确控制。目前，化学气相淀积已成为无机合成化学的一个新领域。 二三⑴热分解反应 Eg:+CdS+2 ⑵氧化还原反应 Eg:+2+2 ⑶合成反应 Eg:3+4+12 ⑷化学输运反应 Eg:W(s)+3(g)(g) ⑸等离子增强反应 Eg：α-Si(H)+2 ⑹其他能源增强增强反应 Eg:W+6CO 四 CVD的发展历程 气相沉积的古老原始形态可以追溯到古人类在取暖或烧烤时熏在岩洞壁或岩石上的黑色碳层。它是木材或食物加热时释放出的有机气体，经过燃烧、分解反应沉积成岩石上的碳膜。 随着人类的进步，化学气相沉积技术也得到了有意识的发展。如古代的中国，炼丹术，“升炼”方法。实际上，“升炼”技术中很主要的就是早期的化学气相沉积技术。 现代CVD技术发展的开始阶段在20世纪50年代，当时主要注重于道具涂层的应用，这方面的发展背景是由于当时欧洲的机械工业和机械加工业的强大需求。以碳化钨作为基材的硬质合金刀具经过CVDAl2O3,TiC及TiN复合涂层处理后切削性能明显地提高，使用寿命也成倍的提高，取得非常显著的经济效益，因此得到推广和实际应用。 从二十世纪六七十年代以来，由于半导体和集成电路技术发展和生产的需要，CVD技术得到了更迅速和广泛的发展，CVD技术不仅成为半导体级超纯硅原料-超纯多晶硅生产的唯一方法，而且也是硅单晶外延、砷化镓等III-V族半导体和II-VI族半导体单金外延的基本生产方法。在集成电路更广泛的使用CVD技术沉积各种掺杂的半导体单金外延薄膜、多晶硅薄膜、半绝缘的掺氧多晶硅薄膜；绝缘的二氧化硅、磷化硅、氮化硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃薄膜以及金属钨薄膜等。在制造各类特种半导体器件中，采用CVD技术生长发光器件中的磷砷化镓、氮化镓外延层等，硅锗合金外延层及碳化硅外延层等占有重要地位。 化学气相沉积已经广泛的应用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶、或玻璃态无机薄膜材料。这些材料可以是氧化物、氮化物、硫化物、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。目前，化学气相沉积已成为材料合成化学的一个重要邻域。 五 CVD技术的特点 CVD技术的优点 与其他沉积方法相比,CVD技术除了具有设备简单,操作维护方便,灵活性强的优点外,还具有以下优势: ①在中温和高温下,通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而沉积固体; ②可以在大气压(常压)或者低于大气压下进行沉积,一般来说低压效果要好些; ③采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化学反应,使沉积可在较低的温度下进行; ④镀层的化学成分可以改变,从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层; ⑤可以控制镀层的密度和纯度; ⑥绕镀性好,可在复杂形状的机体上以及颗粒材料上镀制; ⑦气体条件通常是层流的,在基体表面形成厚的边界层。 ⑧沉积层通常具有柱状晶结构,不耐弯曲,但通过各种技术对化学反应进行气相扰动,可以得到细晶粒的等轴沉积层; ⑨可以形成多种金属、合金、陶瓷和化合物镀层。只要原料气稍加改变,采用不同的工艺参数便可制备性能各异的沉积层;可涂覆各种复杂形状,如槽、沟、孔或盲孔的工件;涂层与基体间结合力强等特点。 CVD技术的缺点 ①主要缺点是反应温度较高,沉积速率较低(一般每小时只有几微米到几百微米),局部沉积困难; ②参加沉积反应的气源和反应后的余气都有一定的毒性等; ③镀层很薄,已镀金属不能再磨削加工,如何防止热处理变形是一个很大的难题,这也限制了CVD法在钢铁材料上的应用,而多用于硬质合金。 六 CVD技术的分类 CVD技术常常通过反应压力来分类，包括低压CVD(LPCVD)，常压CVD(APCVD)，亚常压CVD(SACVD)，超高真空CVD(UHCVD)，等离子体增强CVD(PECVD)，高密度等离