《化学气相沉积CV》课件.pptVIP

*****************课程简介应用广泛化学气相沉积(CVD)是一种用于在各种基材上沉积薄膜的关键技术，广泛应用于半导体、光伏、能源和医疗领域。技术领先CVD具有高纯度、高均匀性和良好的薄膜控制等优势，使它成为制造各种电子器件和材料的首选方法。课程大纲化学气相沉积技术概述定义、特点、应用领域化学气相沉积过程气体前驱体的选择、预处理、反应室设计、沉积过程控制化学气相沉积薄膜的性质结构、成分、力学性能、电学性能化学气相沉积技术的发展低压化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积、原子层沉积技术1.化学气相沉积技术概述化学气相沉积(CVD)是一种重要的薄膜生长技术，在半导体、光电子、微电子等领域有着广泛的应用。CVD技术通过在高温下将气态前驱体引入反应室，并在衬底表面发生化学反应，从而沉积出薄膜。1.1化学气相沉积的定义化学气相沉积是指将含有反应性物质的气体在一定温度和压力下通入反应室，使气体发生化学反应并在衬底表面沉积薄膜的过程。沉积薄膜通过化学反应在衬底表面形成的固态物质，可以是单质、化合物或合金。1.2化学气相沉积的特点可控性强沉积温度、气体流量、反应压力等参数都可精确控制。薄膜均匀性好可沉积出厚度均匀、成分一致的薄膜。原子级控制可实现对薄膜的原子级控制，制备各种复杂结构的薄膜。1.3化学气相沉积的应用领域半导体制造用于制造集成电路，晶体管，传感器和太阳能电池等。光学涂层用于制造防反射涂层，滤光片和光学镜片等。薄膜太阳能电池用于制造硅薄膜太阳能电池，铜铟镓硒薄膜太阳能电池等。其他应用包括陶瓷涂层，金属涂层，防护涂层，光学存储介质等。2.化学气相沉积过程气体前驱体的选择选择适合沉积材料的合适前驱体，考虑前驱体的蒸汽压、反应活性、分解温度等因素。反应室的设计根据沉积工艺要求设计反应室，包括反应室的形状、尺寸、温度控制等。2.1气体前驱体的选择硅片硅片是化学气相沉积过程中最常见的基底材料之一，用于制造集成电路、太阳能电池等。气体前驱体气体前驱体是化学气相沉积过程中使用的重要原材料，它们在高温下会发生化学反应，形成薄膜。等离子体反应器等离子体反应器可以增强化学反应速率，改善薄膜质量，并用于制造高性能薄膜材料。2.2前驱体的预处理纯化去除前驱体中的杂质，例如水分、氧气、二氧化碳等。浓缩将前驱体浓缩到所需的浓度，以确保沉积过程中有足够的物质供应。2.3反应室的设计反应室材料反应室材料要耐高温，耐腐蚀，并能承受反应过程中的气体压力和温度变化。反应室形状反应室的形状会影响气体流动，沉积均匀性和薄膜的质量。加热系统反应室的加热系统要能精确控制温度，保证沉积过程的稳定性。2.4沉积过程的控制1温度影响反应速率和薄膜的质量2压力影响气体前驱体的输送和反应3气体流量控制沉积速率和薄膜的成分化学气相沉积薄膜的性质结构薄膜的结构决定其性能，例如结晶度、晶粒尺寸和晶格取向。成分薄膜的成分决定其化学性质，例如化学键合类型、元素组成和杂质含量。3.1薄膜的结构晶体结构薄膜的晶体结构会影响其物理性质，如导电性、机械强度和光学特性。晶粒尺寸晶粒尺寸决定了薄膜的微观结构，影响其性能。薄膜的厚度薄膜的厚度决定了其性能和应用，例如光学薄膜、电介质薄膜等。3.2薄膜的成分元素组成薄膜的元素组成决定其性质，例如导电性、光学性质等。化学计量化学计量是指薄膜中各元素的比例，影响其稳定性和性能。晶体结构薄膜的晶体结构影响其机械性能、光学性质和电学性质。3.3薄膜的力学性能硬度薄膜的硬度是指其抵抗形变的能力。硬度对薄膜的耐磨性和耐刮擦性至关重要。弹性模量弹性模量反映了薄膜在外力作用下发生形变的程度。弹性模量越高，薄膜越不容易变形。应力薄膜在沉积过程中会产生应力，这会影响薄膜的稳定性和可靠性。应力可以是拉伸应力或压缩应力。3.4薄膜的电学性能导电性薄膜的导电性取决于其材料的性质和制备工艺。电阻率电阻率是衡量材料抵抗电流的能力，是薄膜电学性能的重要指标。介电常数介电常数反映了材料储存电荷的能力，在电容器等器件中至关重要。化学气相沉积技术的发展低压化学气相沉积低压化学气相沉积(LPCVD)是一种常用的技术，它在较低的压力下进行气相沉积。LPCVD允许更高的沉积速率和更均匀的薄膜厚度。等离子体辅助化学气相沉积等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)使用等离子体来激发反应气体，从而在较低的温度下实现薄膜沉积。4.1低压化学气相沉积低压环境在低压环境下进行沉积，可以提高反应气体的扩散速率