《化學(xué)氣相沉積》PPT課件

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1、化學(xué)氣相沉積ChemicalVaporDeposition,CVD主要內(nèi)容：CVD的基本原理CVD的特點(diǎn)CVD方法CVD的現(xiàn)狀和展望一、CVD的基本原理化學(xué)氣相沉積（ChemicalVaporDeposition,CVD）利用氣態(tài)物質(zhì)在一固體表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)沉積物的過程。1、CVD的基本條件1）足夠高的溫度：氣體與機(jī)體表面作用、反應(yīng)沉積時需要一定的激活能量，故CVD要在高溫下進(jìn)行。當(dāng)然，以等離子體、激光提過激活能量，可降低反應(yīng)的溫度。2）反應(yīng)物必須有足夠高的蒸氣壓。3）除了要得到的固態(tài)沉積物外，化學(xué)反應(yīng)的生成物都必須是氣態(tài)。4）沉積物本身的飽和蒸氣壓應(yīng)足夠低。2、CVD

2、過程反應(yīng)氣體向基體表面擴(kuò)散反應(yīng)氣體吸附于基體表面在基體表面上產(chǎn)生的氣相副產(chǎn)物脫離表面留下的反應(yīng)產(chǎn)物形成覆層3、CVD幾種典型化學(xué)反應(yīng)1）熱分解2）還原3）氧化4）水解5）綜合許多鍍層的沉積包含上述兩種或幾種基本反應(yīng)。此外，還有等離子體激發(fā)、光和激光激發(fā)等反應(yīng)。4、CVD裝置CVD設(shè)備混合氣體中某些成分分解后可以單獨(dú)沉積在基體表面形成薄膜，或混合氣體中某些成分分解后與基體表面相互作用形成化合物，沉積在基體表面形成薄膜初始?xì)庠醇訜岱磻?yīng)室廢氣處理系統(tǒng)CVD裝置基本組成二、CVD的特點(diǎn)CVD過程可在高溫或中溫下進(jìn)行CVD過程可在大氣壓或低于大氣壓(低壓)下進(jìn)行鍍層的密度和純度可控制，鍍層的

3、化學(xué)成分可改變繞鍍性好，適用于在復(fù)雜形狀零件上沉積薄膜可形成多種金屬、合金、陶瓷和化合物鍍層三、化學(xué)氣相沉積方法熱化學(xué)氣相沉積（TCVD）低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）等離子體化學(xué)氣相沉積（PCVD）激光（誘導(dǎo)）化學(xué)氣相沉積（LCVD）金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）熱化學(xué)氣相沉積（TCVD）熱化學(xué)氣相沉積是指采用襯底表面熱催化方式進(jìn)行的化學(xué)氣相沉積。一般在800~2000℃的高溫反應(yīng)區(qū)，利用電阻加熱，高頻感應(yīng)加熱和輻射加熱的化學(xué)氣相沉積。這樣的高溫使襯底的選擇受到很大限制，但它是化學(xué)氣相沉積的經(jīng)典方法。應(yīng)用于半導(dǎo)體和其他材料。ⅠTCVD系統(tǒng)TCVD裝置包括三個相互關(guān)聯(lián)的部

4、分：氣體供應(yīng)系統(tǒng)、反應(yīng)室及排氣系統(tǒng)典型的TCVD裝置示意圖低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）LPCVD壓力范圍一般在1Pa~4×10000Pa之間。由于低壓下分子平均自由程增加，因而加快了氣態(tài)分子的運(yùn)輸過程，反應(yīng)物質(zhì)在工件表面的擴(kuò)散系數(shù)增大，使薄膜均勻性得到改善。對于表面擴(kuò)散動力學(xué)控制的外延生長，可增大外延層的均勻性，這在大面積大規(guī)模外延生長中（例如大規(guī)模硅器件工藝中的介質(zhì)膜外延生長）是必要的。但對于由質(zhì)量輸送控制的外延生長，上述效應(yīng)并不明顯。ⅡLPCVD裝置示意圖LPCVD適于單晶硅、多晶硅和氮化硅等超大規(guī)模集成電路的制造對設(shè)備要求高，須有精確的壓力控制系統(tǒng)，成本高可精確控制膜層的成

5、分和結(jié)構(gòu)等離子體化學(xué)氣相沉積(PCVD)1、基本原理PCVD是將低壓氣體放電等離子體應(yīng)用于化學(xué)氣相沉積中的技術(shù)，它是用輝光放電產(chǎn)生的等離子體激活氣體分子，使化學(xué)氣相的化學(xué)反應(yīng)在低的溫度下進(jìn)行，因而也稱等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）。這是一種高頻輝光放電物理過程與化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合的技術(shù)。Ⅲ2、PCVD的成膜步驟反應(yīng)沉積成膜等離子體擴(kuò)散等離子體產(chǎn)生氣相物質(zhì)被激活等離子體產(chǎn)生等離子體擴(kuò)散等離子體產(chǎn)生等離子體擴(kuò)散等離子體產(chǎn)生氣相物質(zhì)被激活等離子體擴(kuò)散等離子體產(chǎn)生氣相物質(zhì)被激活等離子體擴(kuò)散等離子體產(chǎn)生外電場提高能量，利用低壓氣體的輝光放電產(chǎn)生等離子體反應(yīng)沉積成膜氣相物質(zhì)被激活等離子體擴(kuò)散

6、等離子體產(chǎn)生輝光放電的壓力較低，加速了等離子體的質(zhì)量輸送和擴(kuò)散利用直流、射頻、激光等手段，激活反應(yīng)氣體活體粒子在基體表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成膜層等離子體擴(kuò)散等離子體產(chǎn)生氣相物質(zhì)被激活等離子體擴(kuò)散等離子體產(chǎn)生氣相物質(zhì)被激活等離子體擴(kuò)散等離子體產(chǎn)生氣相物質(zhì)被激活等離子體擴(kuò)散等離子體產(chǎn)生反應(yīng)沉積成膜氣相物質(zhì)被激活等離子體擴(kuò)散等離子體產(chǎn)生3、PCVD的特點(diǎn)成膜溫度低沉積速率高膜層結(jié)合力高膜層質(zhì)量好能進(jìn)行根據(jù)熱力學(xué)規(guī)律難以發(fā)生的反應(yīng)4、PCVD與CVD裝置結(jié)構(gòu)相近，只是需要增加能產(chǎn)生等離子體的反應(yīng)器。用于激發(fā)CVD反應(yīng)的等離子體有：直流等離子體射頻等離子體微波等離子體脈沖等離子體直流等離子體法

7、(DCPCVD)利用直流電等離子體激活化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行氣相沉積的技術(shù)。DCPCVD裝置示意圖1-真空室2-工作臺3-電源和控制系統(tǒng)4-紅外測溫儀5-真空計6-機(jī)械泵射頻等離子體法(RFPCVD)利用射頻輝光放電產(chǎn)生的等離子體激活化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行氣相沉積的技術(shù)。電感耦合和電容耦合是供應(yīng)射頻功率的兩種基本耦合方式。射頻傳輸是通過電路實(shí)現(xiàn)的，在放電空間建立的是縱向電場。射頻法可用來沉積絕緣薄膜。微波等離子體法(MWPCVD)用微波放電產(chǎn)生等離子體激活化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行氣相沉積的技術(shù)。微