化学气象沉积法.ppt

3.1 化学气相沉积Chemical Vapor Deposition (CVD) 化学气相沉积法是利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上发生化学反应，生成固态沉积物的技术。 高压化学气相沉积（HP-CVD）、低压化学气相沉积（LP-CVD）、等离子化学气相沉积（P-CVD）、激光化学气相沉积（L-CVD）、金属有机化学气相沉积（MO-CVD）、高温化学气相沉积（HT-CVD）、低温化学气相沉积（LT-CVD）等 氧化物、硫化物、氮化物、碳化物等 切削工具方面的应用 模具方面的应用 耐磨涂层机械零件方面的应用 微电子技术方面的应用 超导技术方面的应用 其他领域的应用 CVD 特点 CVD 基本要求 CVD 装置 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 CVD 装置 加热底物至所需温度，通入反应物气体使之发生分解，在底物上沉积出固体材料。 关键：反应源物质和热解温度 例如，氢化物(Hydrides)、羰基化合物(Carbonyl)、 有机金属化合物(Organometallic compounds) SiH4(g) Si(s)+2H2(g) (650°C) Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g) (180°C) Ga(CH3)3+AsH3 GaAs+3CH4 (630°C) 元素的卤化物、羰基卤化物或含氧化合物在还原性气体氢气的存在下，还原得到金属单质。 SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g) (1200°C) WF6(g) + 3H2(g) W(s) + 6HF(g) (300°C) MoF6(g)+ 3H2(g) Mo(s) + 6HF(g) (300°C) SiHCl3(g)+H2(g) Si(s)+3HCl(g) (1200°C) ——工业制备半导体超纯硅的基本方法 元素的氢化物或有机烷基化合物常常是气态或易于挥发的液体或固体，同时通入氧气，反应后沉积出相应于该元素的氧化物薄膜。 SiH4(g) + O2(g) SiO2(s) + 2H2(g) (450°C) 4PH3(g) + 5O2(g) 2P2O5(s) + 6H2(g) (450°C) SiCl4(g)+2H2(g)+O2 (g) SiO2(g)+4HCl(g) (1500°C) 两种或两种以上的反应原料气在沉积反应器中作用。 要求：反应的前躯体挥发性强，气态反应性强。 SiCl4(g)+ CH4(g) SiC(s)+ 4HCl(g) (1400°C) TiCl4(g)+ CH4(g) TiC(s)+ 4HCl(g) (1000°C) BF3(g) + NH3(g) BN(s) + 3HF(g) (110°C) 3SiCl2H2+4NH3(g) Si3N4 (s)+6H2(g)+6HCl(g) (750°C) Disproportionation reactions are possible when metals can form volatile compounds having different valence states depending on the temperature. 300°C 2GeI2(g) Ge(s) + GeI4 (g) 600°C Ge, Al, B, Ga, In, Si, Ti, Zr, Be, Cr 的卤化物 lower-valent state (stable at high T) 把所需要的沉积物质作为反应源物质，用适当的气体介质与之反应，形成一种气态化合物，这种气态化合物借助载气输送到与源区温度不同的沉积区，再发生可逆反应，使反应源物质重新沉积出来。 2HgS(s) 2Hg(g) + S2(g) 2ZnS(s) + 2I2(g)