薄膜制備技術(shù)

7.薄膜制備技術(shù)7.1薄膜材料基礎(chǔ)7.1.1薄膜的概念與分類1.薄膜材料的概念采用一定方法，使處于某種狀態(tài)的一種或幾種物質(zhì)（原材料)的基團(tuán)以物理或化學(xué)方式附著于襯底材料表面，在襯底材料表面形成一層新的物質(zhì)，這層新物質(zhì)就是薄膜。

簡而言之，薄膜是由離子、原子或分子的沉積過程形成的二維材料。精品課件2.薄膜分類

（1）物態(tài)（2）結(jié)晶態(tài)：（3）化學(xué)角度精品課件（4）組成（5）物性厚度，決定薄膜性能、質(zhì)量通常，膜厚<數(shù)十um，一般在1um以下。薄膜的一個重要參數(shù)精品課件薄膜材料與器件結(jié)合，成為電子、信息、傳感器、光學(xué)、太陽能等技術(shù)的核心基礎(chǔ)。6薄膜應(yīng)用薄膜材料及相關(guān)薄膜器件興起于20世紀(jì)60年代。是新理論、高技術(shù)高度結(jié)晶的產(chǎn)物。主要的薄膜產(chǎn)品光學(xué)薄膜、集成電路、太陽能電池、液晶顯示膜、光盤、磁盤、刀具硬化膜、建筑鍍膜制品、塑料金屬化制品薄膜是現(xiàn)代信息技術(shù)的核心要素之一精品課件7.1.2薄膜的制備方法

精品課件代表性的制備方法按物理、化學(xué)角度來分，有：物理成膜PVD化學(xué)成膜CVD精品課件

利用蒸發(fā)、濺射沉積或復(fù)合的技術(shù)，不涉及到化學(xué)反應(yīng),成膜過程基本是一個物理過程而完成薄膜生長過程的技術(shù),以PVD為代表。7.2物理成膜1.定義2.成膜方法與工藝7.2.1概述真空蒸發(fā)鍍膜（包括脈沖激光沉積、分子束外延）濺射鍍膜離子成膜精品課件

材料及試驗方法

磁控濺射設(shè)備激光分子束外延設(shè)備

濺射進(jìn)樣真空室

Methodsoffilmpreparationincludelaserdeposition,sputtering,MOCVD,andsol-geltechniques.

Thecompositionandcrystalstructureoffilmsdependonmaterialquality,fabriccationmethod,synthesiscondition,andpost-annealing.

精品課件NaturalWorld“Atomic-World”Target/evaporatedsourceSubstratesurfaceAtomicrainClustersParticlesDischargeImpurity,ContaminationVacuumCloudEarthsurface--groundNaturalrainSnowHailThunderstormDust,PollutionEnvironmentalprotectionCloudtargetsubstrate原子層的晶體生長“世界”與自然世界的比擬精品課件7.2.2真空蒸發(fā)鍍膜真空室內(nèi)加熱的固體材料被蒸發(fā)汽化或升華后，凝結(jié)沉積到一定溫度的襯底材料表面。形成薄膜經(jīng)歷三個過程：蒸發(fā)或升華。通過一定加熱方式使被蒸發(fā)材料受熱蒸發(fā)或升華，由固態(tài)或液態(tài)變成氣態(tài)。輸運(yùn)到襯底。氣態(tài)原子或分子在真空狀態(tài)及一定蒸氣壓條件下由蒸發(fā)源輸運(yùn)到襯底。吸附、成核與生長。通過粒子對襯底表面的碰撞，襯底表面對粒子的吸附以及在表面的遷移完成成核與生長過程。是一個以能量轉(zhuǎn)換為主的過程。工藝原理演示1.工藝原理精品課件精品課件2.工藝方法（1）對于單質(zhì)材料，按常見加熱方式有電阻加熱、電子束加熱、高頻感應(yīng)加熱、電弧加熱和激光加熱。1）電阻加熱電阻作為蒸發(fā)源，通過電流受熱后蒸發(fā)成膜。使用的材料有：Al、W、Mo、Nb、Ta及石墨等。精品課件2）電子束加熱

利用電子槍（熱陰極）產(chǎn)生的電子束，轟擊欲蒸發(fā)的材料（陽極）使之受熱蒸發(fā)，經(jīng)電子加速極后沉積到襯底材料表面。精品課件3）高頻感應(yīng)加熱高頻線圈通以高頻電流后，產(chǎn)生渦流電流，致內(nèi)置材料升溫，熔化成膜。4）電弧加熱高真空下，被蒸發(fā)材料作陰極、內(nèi)接銅桿作陽極，通電壓，移動陽電極尖端與陰極接觸，陰極局部熔化發(fā)射熱電子，再分開電極，產(chǎn)生弧光放電，使陰極材料蒸發(fā)成膜。5）激光加熱非接觸加熱。用激光作熱源，使被蒸發(fā)材料汽化成膜。常用CO2、Ar、YAG釹玻璃，紅寶石等大功率激光器。精品課件（2）對于化合物和合成材料，常用各種蒸發(fā)法和熱壁法。1）閃蒸蒸發(fā)（瞬間蒸發(fā)）：

呈細(xì)小顆?；蚍勰┑谋∧げ牧希詷O小流量逐漸進(jìn)入高溫蒸發(fā)源，使每個顆粒在瞬間全蒸發(fā)，成膜，以保證膜的組分比例與合金相同。2）多源蒸發(fā)：組成合金薄膜的各元素，各自在單獨(dú)的蒸發(fā)源中加熱，蒸發(fā)，并按薄膜材料組分比例成膜。3）反應(yīng)蒸發(fā)：真空室通入活性氣體后，其原子、分子與來自蒸發(fā)源的原子，分子，在襯底表面反應(yīng)生成所需化合物。一般用金屬或低價化合物反應(yīng)生成高價化合物。精品課件精品課件4）三溫度蒸發(fā)；實際上是雙源蒸發(fā)。對不同蒸氣壓元素，對蒸發(fā)溫度，蒸發(fā)速率和襯底溫度分別控制，在襯底表面沉積成膜。5）熱壁法：

利用加熱的石英管（熱壁），將蒸發(fā)源蒸發(fā)出的分子或原子，輸向襯底成膜。是外延薄膜生長的發(fā)展。精品課件6）分子束外延(MBE)

分子束外延是以蒸鍍?yōu)榛A(chǔ)發(fā)展起來的技術(shù)。指在單晶基體上成長出位向相同的同類單晶體（同質(zhì)外延），或者成長出具有共格或半共格聯(lián)系的異類單晶體（異質(zhì)外延）。外延（epitaxialgrowth,epitaxy）精品課件外延（Epitaxy）外延是指單晶襯底上形成單晶結(jié)構(gòu)的薄膜，而且薄膜的晶體結(jié)構(gòu)與取向和襯底的晶體結(jié)構(gòu)和取向有關(guān)。外延方法很多，有氣相外延法、液相外延法、真空蒸發(fā)外延法、濺射外延法等。

.

filmsubstrateCommensurateGrowth同質(zhì)外延（homoepitaxy）異質(zhì)外延（HeteroepitaxialGrowth）壓應(yīng)力張應(yīng)力(拉應(yīng)力)精品課件

壓應(yīng)變（ae>as）同質(zhì)外延（ae=as）

張應(yīng)變（ae<as）Thepresenceofstraincanmodifythephysicalpropertiesofepitaxialfilms.

Thecauseofstrainisprimarilythedifferencebetweenthelatticespacingofsubstrateandfilmparallelthesurface,orthe“l(fā)atticemismatch”.

精品課件

Strainenergyreleased

af

as>Thestrainedfilmsaid:“Wearealltiredenough,pleasegiveusabreak!”O(jiān)h,itismorecomfortablenow,althoughafewofourcolleaguesarestillsufferingthepressure.應(yīng)變能釋放出現(xiàn)刃位錯Thesingle

said:“ItisOK,myeffortistomakeallofyouhappy!”精品課件

Strainalterdspacings,whilealterθvalues

精品課件原理：在超高真空條件下，將各組成元素的分子束流以一個個分子的形式噴射到襯底表面，在適當(dāng)?shù)臏囟认峦庋映练e成膜。目前MBE的膜厚控制水平達(dá)到單原子層，可用于制備超晶格、量子點(diǎn)，及3-5族化合物的半導(dǎo)體器件。應(yīng)用精品課件7）脈沖激光沉積(PLD)利用脈沖聚焦激光燒蝕靶材，使靶的局部在瞬間受高溫汽化，在真空室內(nèi)的惰性氣體羽輝等離子體作用下活化，并沉積到襯底的一種制膜方法。精品課件2.蒸鍍用途適宜鍍制對結(jié)合強(qiáng)度要求不高的某些功能膜，如電極的導(dǎo)電膜、光學(xué)鏡頭用增透膜。蒸鍍合金膜時，較濺射成分難保證。鍍純金屬時速度快，90%為鋁膜。鋁膜的用途廣泛，在制鏡業(yè)代替銀，在集成電路鍍鋁進(jìn)行金屬化后刻蝕出導(dǎo)線。精品課件7.2.3濺射鍍膜（sputteringdeposition）1.工藝原理濺射鍍膜：是指在真空室中，利用荷能粒子轟擊鍍料表面，使被轟擊出的粒子在基片上沉積的技術(shù)。精品課件1.工藝原理濺射鍍膜有兩類離子束由特制的離子源產(chǎn)生離子源結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴用于分析技術(shù)和制取特殊薄膜

在真空室中，利用離子束轟擊靶表面，使濺射出的粒子在基片表面成膜。離子束濺射：離子束濺射：氣體放電濺射精品課件離子束與磁控濺射聯(lián)合鍍膜設(shè)備精品課件利用低壓氣體放電現(xiàn)象，產(chǎn)生等離子體，產(chǎn)生的正離子，被電場加速為高能粒子，撞擊固體（靶）表面進(jìn)行能量和動量交換后，將被轟擊固體表面的原子或分子濺射出來，沉積在襯底材料上成膜的過程。氣體放電濺射+-精品課件整個過程僅進(jìn)行動量轉(zhuǎn)換，無相變沉積粒子能量大，沉積過程帶有清洗作用，薄膜附著性好薄膜密度高，雜質(zhì)少膜厚可控性、重現(xiàn)性好可制備大面積薄膜設(shè)備復(fù)雜，沉積速率低。2.工藝特點(diǎn)精品課件離子束與磁控濺射聯(lián)合鍍膜設(shè)備精品課件3.濺射的物理基礎(chǔ)——輝光放電濺射鍍膜基于高能粒子轟擊靶材時的濺射效應(yīng)。整個濺射過程是建立在輝光放電的基礎(chǔ)上，使氣體放電產(chǎn)生正離子，并被加速后轟擊靶材的離子離開靶，沉積成膜的過程。不同的濺射技術(shù)采用不同的輝光放電方式，包括：直流輝光放電

—直流濺射射頻輝光放電—射頻濺射

磁場中的氣體放電—磁控濺射精品課件（1）直流輝光放電指在兩電極間加一定直流電壓時，兩電極間的稀薄氣體（真空度約為13.3-133Pa）產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。精品課件直流輝光放電的伏安特性曲線AB—無光放電區(qū)BC—湯森放電區(qū)CD—過渡區(qū)DE—正常輝光放電區(qū)EF—異常輝光放電區(qū)FG—弧光放電區(qū)精品課件（2）射頻輝光放電指通過電容耦合在兩電極之間加上射頻電壓，而在電極之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。電子在變化的電場中振蕩從而獲得能量，并且與原子碰撞產(chǎn)生離子和更多的電子。射頻放電的頻率范圍：1-30MHz，工業(yè)用頻率為13.56MHz其特點(diǎn)是：輝光放電空間產(chǎn)生的電子，獲得足夠的能量，足以產(chǎn)生碰撞電離，減少對二次電子的依賴，降低擊穿電壓射頻電壓能夠通過任何類型的阻抗耦合進(jìn)去，所以，電極無需是導(dǎo)體，可以濺射任何材料精品課件（3）電磁場中的氣體放電在放電電場空間加上磁場，放電空間中的電子就要圍繞磁力線作回旋運(yùn)動，其回旋半徑為eB/mv，磁場對放電的影響效果，因電場與磁場的相互位置不同而有很大的差別。精品課件4.濺射特性參數(shù)（1）濺射閾值（2）濺射率（3）濺射粒子的狀態(tài)、能量、速度（4）濺射粒子的角分布精品課件4.濺射特性參數(shù)（1）濺射閾值：

使靶材料原子發(fā)生濺射所需的最小入射離子能量，低于該值不能發(fā)生濺射。大多數(shù)金屬該值為10～20ev。（2）濺射率：正離子轟擊靶陰極時平均每個正離子能從靶材中打擊出的粒子數(shù)，又稱濺射產(chǎn)額或濺射系數(shù)，S。S=Ns/NiNi-入射到靶表面的粒子數(shù)Ns-從靶表面濺射出來的粒子數(shù)定義精品課件精品課件影響因素①入射離子能量精品課件②靶材種類③入射離子種類濺射率與靶材元素在周期表中的位置有關(guān)。一般規(guī)律：濺射率隨靶材元素的原子序數(shù)增大而增大Cu、Ag、Au較大C、Si、Ti、V、Ta、W等較小濺射率依賴于入射離子的能量，相對原子質(zhì)量越大，濺射率越高。濺射率隨原子序數(shù)發(fā)生周期性變化，每一周期電子殼層填滿的元素具有最大的濺射率。惰性氣體的濺射率最高。精品課件④入射角入射角是入射離子入射方向與被濺射靶材表面法線之間的夾角⑤濺射溫度

靶材精品課件（3）濺射出的粒子從靶材上被濺射下來的物質(zhì)微粒，主要參數(shù)有：粒子狀態(tài)、粒子能量和速度。濺射粒子的狀態(tài)與入射離子的能量有關(guān)濺射粒子的能量與靶材、入射離子的種類和能量以及濺射粒子的方向性有關(guān)，其能量可比蒸發(fā)原子的能量大1～2個數(shù)量級。（4）濺射粒子的角分布濺射原子的角度分布符合Knudsen的余弦定律。也與入射原子的方向性、晶體結(jié)構(gòu)等有關(guān)。精品課件4.幾種典型的濺射鍍膜方法（1）直流濺射鍍膜靶材為陰極基片置于陽極極間電壓1-2KV真空度1-幾百Pa放電氣體：Ar只適用于導(dǎo)體+-精品課件也稱等離子弧柱濺射，在熱陰極和輔助陽極之間形成低電壓、大電流的等離子體弧柱，大量電子碰撞氣體電離，產(chǎn)生大量離子。精品課件（2）射頻濺射鍍膜適用于導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體射頻是無線電波發(fā)射范圍的頻率，為避免干擾電臺工作，濺射專用頻率規(guī)定為13.56MHz。缺點(diǎn)大功率射頻電源造價昂貴具有人身防護(hù)問題不適宜工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用精品課件（3）磁控濺射鍍膜

與直流濺射相似，不同之處在于陰極靶的后面設(shè)置磁場，磁場在靶材表面形成閉合的環(huán)形磁場，與電場正交。①等離子束縛在靶表面②電子作旋進(jìn)運(yùn)動，使原子電離機(jī)會增加，能量耗盡后落在陽極，基片溫升低、損傷小磁場之作用：精品課件精品課件精品課件精品課件（4）離子束濺射采用單獨(dú)的離子源產(chǎn)生用于轟擊靶材的離子，原理見下圖。目前已有直徑>10cm的寬束離子源用于濺射鍍膜。優(yōu)點(diǎn)：轟擊離子的能量和束流密度獨(dú)立可控，基片不直接接觸等離子體，有利于控制膜層質(zhì)量。缺點(diǎn)：速度太慢，不適宜鍍制工件，工業(yè)上應(yīng)用很難精品課件4.濺射鍍膜的用途采用Cr、Cr-CrN等合金靶，在N2、CH4等氣氛中進(jìn)行反應(yīng)濺射鍍膜，可以在各種工件上鍍Cr（425-840HV）、CrC、CrN（1000-3500HV），可代替電鍍Cr。用TiC、TiN等超硬鍍層涂覆刀具、模具等表面，摩擦系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好，具優(yōu)良的耐磨、耐熱、抗氧化、抗沖蝕，在提高其工件特性的同時，大幅度提高壽命，一般可達(dá)3-10倍。用TiC、TiN，Al2O3具有良好的耐蝕性?？芍迫?yōu)異的固體潤滑膜MoS2.可制備聚四氟乙烯膜。精品課件7.2.4離子成膜1.離子鍍及其原理：

真空蒸發(fā)與濺射結(jié)合的鍍膜技術(shù)，在鍍膜的同時，采用帶能離子轟擊基片表面和膜層，使鍍膜與離子轟擊改性同時進(jìn)行的鍍膜技術(shù)。

即利用氣體放電產(chǎn)生等離子體，同時，將膜層材料蒸發(fā)，一部分物質(zhì)被離化，在電場作用下轟擊襯底表面（清洗襯底），一部分變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)的中性粒子，沉積于襯底表面成膜。精品課件精品課件①真空度②放電氣體種類與壓強(qiáng)③蒸發(fā)源物質(zhì)供給速率與蒸汽流大?、芤r底負(fù)偏壓與離子電流⑤襯底溫度⑥襯底與蒸發(fā)源的相對距離。主要影響因素：精品課件真空蒸鍍、濺射、離子鍍?nèi)N不同的鍍膜技術(shù)，入射到基片上的沉積粒子所帶的能量不同。真空蒸鍍：熱蒸鍍原子約0.2eV濺射：濺射原子約1-50eV離子鍍：轟擊離子約幾百到幾千eV離子鍍的目的：提高膜層與基片之間的結(jié)合強(qiáng)度。離子轟擊可消除污染、還能形成共混過渡層、實現(xiàn)冶金結(jié)合、涂層致密。精品課件蒸鍍和濺射都可以發(fā)展為離子鍍。例如，蒸鍍時在基片上加上負(fù)偏壓，即可產(chǎn)生輝光放電，數(shù)百eV能量的離子轟擊基片，即為二極離子鍍。見下圖。精品課件2離子鍍的類型和特點(diǎn)離子鍍設(shè)備在真空、氣體放電的情況下完成鍍膜和離子轟擊過程，離子鍍設(shè)備由真空室、蒸發(fā)源、高壓電源、離化裝置、放置工件的陰極等部分組成。（1）空心陰極離子鍍（HCD）國內(nèi)外常見的設(shè)備類型如下HCD法利用空心熱陰極的弧光放電產(chǎn)生等離子體（空心鉭管為陰極，輔助陽極）鍍料是陽極弧光放電時，電子轟擊陽極鍍料，使其熔化而實現(xiàn)蒸鍍蒸鍍時基片上加負(fù)偏壓即可從等離子體中吸引Ar離子向基片轟擊，實現(xiàn)離子鍍精品課件精品課件（2）多弧離子鍍原理：

多弧離子鍍是采用電弧放電的方法，在固體的陰極靶材上直接蒸發(fā)金屬，裝置無需熔池，原理如圖所示。電弧的引燃依靠引弧陽極與陰極的觸發(fā)，弧光放電僅僅在靶材表面的一個或幾個密集的弧斑處進(jìn)行。精品課件弧斑直徑小于100um?；“唠娏髅芏?05-107A/cm2溫度8000-40000K弧斑噴出的物質(zhì)包括電子、離子、原子和液滴。大部分為離子。特點(diǎn)：直接從陰極產(chǎn)生等離子體，不用熔池，陰極靶可根據(jù)工件形狀在任意方向布置，使夾具大為簡化。精品課件精品課件精品課件（3）離子束輔助沉積低能的離子束1用于轟擊靶材，使靶材原子濺射并沉積在基底上；離子束2起轟擊（注入）作用，同時，可在室溫或近似室溫下合成具有良好性能的合金、化合物、特種膜層，以滿足對材料表面改性的需要。精品課件4）離子鍍的應(yīng)用精品課件精品課件7.3化學(xué)成膜有化學(xué)反應(yīng)的使用與參與，利用物質(zhì)間的化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)薄膜生長的方法。化學(xué)氣相沉積(CVD–ChemicalVaporDeposition)液相反應(yīng)沉積(液相外延)精品課件7.3.1化學(xué)氣相沉積氣相沉積的基本過程包括三個步驟：即提供氣相鍍料；鍍料向鍍制的工件或基片輸送；鍍料沉積在基片上構(gòu)成膜層氣相沉積過程中沉積粒子來源于化合物的氣相分解反應(yīng)，因此，稱為化學(xué)氣相沉積（CVD），否則，稱為物理氣相沉積（PVD）。CVD與PVD的不同處：沉積粒子來源于化合物的氣相分解反應(yīng)1.化學(xué)氣相沉積的基本概念（1）原理精品課件TiCl4+CH4——TiC+4HCl精品課件（2）CVD薄膜生長過程反應(yīng)氣體向襯底表面輸運(yùn)擴(kuò)散；反應(yīng)氣體在襯底表面吸附；襯底表面氣體間的化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)物，固態(tài)生成物粒子經(jīng)表面擴(kuò)散成膜；氣態(tài)生成物由內(nèi)向外擴(kuò)散和表面解吸；氣態(tài)生成物向表面區(qū)外的擴(kuò)散和排放。精品課件（3）CVD條件與影響因素（1）CVD條件除沉積的薄膜外，反應(yīng)生成物均須是氣態(tài)沉積薄膜的蒸汽壓要足夠低反應(yīng)只在襯底及其附近進(jìn)行沉積溫度下，襯底材料的蒸汽壓足夠低襯底表面要有足夠的反應(yīng)氣體供給（2）影響因素沉積溫度；反應(yīng)氣體配比；襯底精品課件（4）分類精品課件通常CVD的反應(yīng)溫度范圍分為低溫（200-500℃）、中溫（500-1000℃）、高溫（1000-1300℃）；中溫CVD的反應(yīng)溫度500-800℃，通常通過金屬有機(jī)化合物在較低溫度的分解來實現(xiàn)，也叫金屬有機(jī)化合物CVD（MOCVD）；等離子體增強(qiáng)CVD（PCVD）、激光CVD（LCVD）中化學(xué)反應(yīng)被激活可使溫度降低。精品課件2.CVD的化學(xué)反應(yīng)和特點(diǎn)反應(yīng)方式特點(diǎn)反應(yīng)舉例熱分解反應(yīng)在簡單的單溫區(qū)爐中，在真空或惰性氣氛中加熱襯底至一定溫度，通入反應(yīng)氣體，流經(jīng)襯底表面的反應(yīng)氣在襯底表面分解，產(chǎn)生所需的固態(tài)生成物沉積于襯底上形成薄膜。主要反應(yīng)物材料有：金屬有機(jī)化合物、氫化物，金屬鹵化物，硼的氯化物、氫化物，Ⅳ族氫化物、氯化物，Ⅷ族的羰基氫化物、氯化物及一些氣態(tài)絡(luò)合物、化合物等。SiH4———

Si+2H2Ga(CH3)3+AsH3

——

GaAs

+CH4AlCl3.NH3———AlN

+3HCl700-1000℃630-675℃800-1000℃精品課件反應(yīng)方式特點(diǎn)反應(yīng)舉例合成反應(yīng)由兩種和兩種以上氣態(tài)反應(yīng)物在熱的襯底表面發(fā)生反應(yīng)，生成且只生成一種固態(tài)生成物。它與熱解相對。一般，涉及兩種以上反應(yīng)物的CVD反應(yīng)均可認(rèn)為是合成反應(yīng)，如氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。3SiCl4+4NH3——

Si3N4+12HCl2TiCl4+N2+4H2

——2TiN

+8HCl氧化還原反應(yīng)氧化和還原兩種反應(yīng)的統(tǒng)稱，在反應(yīng)中涉及到元素化合價的升降。一些熱分解反應(yīng)也屬于此類SiHCl3+H2——

Si+3HClSiH2Cl2——

Si+2HCl水解反應(yīng)以水汽與氣態(tài)源物質(zhì)反應(yīng)，生成固態(tài)氧化物SiCl4+2H2O——

SiO2+4HCl形成氮化物3SiH4+4NH3——

Si3N4+12HCl800-1000℃350-900℃1100-1200℃1050℃

精品課件反應(yīng)方式特點(diǎn)反應(yīng)舉例形成碳化物TiCl4+CH4——TiC+4HCl歧化反應(yīng)元素在汽相中存在兩種價態(tài)，利用反應(yīng)中價態(tài)的改變，實現(xiàn)物質(zhì)的沉積Si(s)+SiI4(g)——2SiI2

3GaI+As2——2GaAs+GaI33GaCl——2Ga

+GaCl3MO反應(yīng)以金屬有機(jī)化合物為原料，在較低沉積溫度反應(yīng)，制備薄膜Ga(CH3)3+AsH3—GaAs+3CH4

精品課件反應(yīng)方式特點(diǎn)反應(yīng)舉例化學(xué)輸運(yùn)反應(yīng)以目標(biāo)沉積物為源物質(zhì)，某種氣體介質(zhì)（輸運(yùn)劑）與其在源區(qū)反應(yīng)生成氣態(tài)化合物，該化合物經(jīng)載氣攜帶或化學(xué)遷移輸運(yùn)到沉積區(qū)（該區(qū)溫度與源區(qū)不同），并在襯底上發(fā)生逆反應(yīng)，重新生成目標(biāo)物，在襯底上沉積。這一反應(yīng)過程稱為化學(xué)輸運(yùn)反應(yīng)6GaAs(s)+6HCl(g)——As4

+As2

+GaCl

+3H2

等離子體激發(fā)反應(yīng)SiH4+4/3N——1/3Si3N4

光激發(fā)反應(yīng)SiH4+4/3NH3—1/3Si3N4+2H2T1T2h

精品課件精品課件精品課件3.CVD方法與裝置（1）流通式CVD組成氣體凈化系統(tǒng)氣體測量與控制系統(tǒng)反應(yīng)器尾氣處理系統(tǒng)抽真空系統(tǒng)特點(diǎn)反應(yīng)氣連續(xù)供應(yīng)、氣態(tài)產(chǎn)物連續(xù)排放，反應(yīng)非平衡惰性氣體為輸運(yùn)載氣反應(yīng)氣壓一般為一大氣壓精品課件（2）封閉式CVD在封閉環(huán)境進(jìn)行反應(yīng)，與外界無質(zhì)量交換。特點(diǎn)保持真空度、無需連續(xù)抽氣，不易被外界污染可用于高蒸汽壓物質(zhì)的沉積材料生長率小、生產(chǎn)成本高精品課件（3）常壓CVD反應(yīng)器內(nèi)壓強(qiáng)近于大氣壓，其它條件與一般CVD相同。一般分流通式和封閉式兩種反應(yīng)器。多用于半導(dǎo)體集成電路制造精品課件（4）低壓CVD工作氣壓10-1000Pa。一般分流通式和封閉式兩種反應(yīng)器。多用于半導(dǎo)體集成電路制造精品課件（5）觸媒CVD（熱絲CVD）CatCVD反應(yīng)器組成：供氣系統(tǒng)、反應(yīng)鐘罩、熱絲電極、真空抽氣系統(tǒng)原理在一定真空度下，反應(yīng)氣體進(jìn)入鐘罩，流過熱絲；熱絲釋放的熱電子使氣體原子由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)或離化，并相互反應(yīng)生成所需固態(tài)反應(yīng)物，沉積于基底精品課件觸媒CVD的主要參數(shù)熱絲溫度或熱絲電流熱絲溫場分布熱絲與襯底間的距離反應(yīng)氣體及