关于应用CVD技术制备薄膜的综述汇编.doc

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。它可以利用气相间的反应,在不改变基体材料的成份和不削弱基体材料强度的条件下,赋予材料表面一些特殊的性能. 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。 二下面就以沉积TiC为例,说明其工作原理。CVD法沉积TiC的装置示意图如图1所示: 其中工件11置于氢气保护下,加热到1000～1500℃,然后以氢气10作载流气体把TiCl47和CH4气1带入炉内反应室2中,使中的Ti与CH4中的C(以及钢件表面的C)化合,形成碳化物。反应的副产物则被气流带出室外。其沉积反应如下: 　(l)+(g)TiC(s)+4HCl(g) 　(l)+C(钢中)+2H(g)TiC(s)+4HCl(g) 零件在镀前应进行清洗和脱脂,还应在高温氩气流中作还原处理。选用气体不仅纯度要求高(如氢气纯度要求99.9%以上,的纯度要高于99.5%),而且在通入反应室前必须经过净化,以除去其中的氧化性成分。沉积过程的温度要控制适当,若沉积温度过高,则可使TiC层厚度增加,但晶粒变粗,性能较差;若温度过低,由还原出来的Ti沉积速率大于碳化物的形成速率,沉积物是多孔性的,而且与机体结合不牢固。另外,钢铁材料在高温CVD处理后,虽然镀层的硬度很高,但基体被退火软化,在外载下易于塌陷,因此,CVD处理后必须再加以淬火和回火。 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