[工学]第五章 化学气相沉积.pptVIP

* * * * * * * * 利用有机金属化合物的热分解反应进行气相外延生长薄膜的CVD技术。 (1)MOCVD法原理 利用热来分解化合物，其原理与利用硅烷(SiH4) 热分解得到硅外延生长的技术相同。作为含有化合物半导体元素的原料化合物必须满足以下条件： ①在常温下较稳定且容易处理； ②反应的副产物不应妨碍晶体生长，不应污染生长 层； ③为适应气相生长，在室温附近具有适当的蒸气 压(≥1Torr)。 * * (2)MOCVD法的特点 ①沉积温度低； ②沉积过程中不存在刻蚀反应，可通过稀释 气体来控制沉积速率等，可用来制备超晶 格材料和外延生长各种异质结构； ③适用范围广，几乎可以生长所有的化合物 和合金半导体； ④仅单一的生长温度范围是生长的必要条件； ⑤可在蓝宝石、尖晶石基片上实现外延生长。 * * (3)MOCVD的主要缺点 ①许多有机金属化合物蒸气有毒和易燃，给有机金属化合物的制备、贮存、运输和使用带来了困难，必须采取严格的防护措施； ②由于反应温度低，有些金属有机化合物在气相中就发生反应，生成固态微粒再沉积到衬底表面，形成薄膜中的杂质颗粒，破坏了膜的完整性。 * * The End * * 第五章 化学气相沉积 一、CVD的概念、优点及特点 二、CVD的基本原理 三、CVD方法简介 * * 一、CVD的概念、优点及特点 1、概念 化学气相沉积是一种化学气相生长法，简称CVD( Chemical Vapor Deposition )技术。 这种方法是把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物的气体供给基片，利用加热、等离子体、紫外光乃至激光等能源，借助气相作用或在基片表面的化学反应（热分解或化学合成）生成要求的薄膜。 　CVD不同于PVD，PVD是利用蒸镀材料或溅射材料来制备薄膜的。 　CVD法是一种化学反应方法，应用范围非常广泛，可制备多种物质薄膜，如各种单晶、多晶或非晶态无机 * * 薄膜，金刚石薄膜，高Tc超导薄膜、透明导电薄膜以及某些敏感功能薄膜。在以LSI为中心的薄膜微电子学领域起着重要作用。 2、特点 　由于CVD法是利用各种气体反应来组成薄膜,所以可任意控制薄膜组成，从而制得许多新的膜材 优点： （1）既可以制作金属薄膜、非金属薄膜，又可按要求制 作多成分的合金薄膜。 （2）成膜速度可以很快，每分钟可达几个μm甚至数百 μm。 （3）CVD反应在常压或低真空进行，镀膜的绕射 性好，对于形状复杂的表面或工件的深孔、细孔 * * 都能得到均匀镀膜，具有台阶覆盖性能，适宜于复杂形状的基板。 （4）能得到纯度高、致密性好、残余应力小、结 晶良好的薄膜镀层。 （5）薄膜生长的温度比膜材料的熔点低得多，可 以得到纯度高、结晶完全的膜层，这是有些 半导体膜层所必须的。 （6）CVD法可获得平滑的沉积表面。 （7）辐射损伤低。 主要缺点： 　反应温度太高，一般要求在1000°C左右，使基体材料都耐受不住高温，因此限制了它的使用。 * * * * 二、CVD法的基本原理 　CVD法的基本原理是建立在化学反应的基础上，习惯上把反应物是气体而生成物之一是固体的反应称为CVD反应。 1、CVD法制备薄膜的几个主要阶段 （1）反应气体向基片表面扩散； （2）反应气体吸附于基片的表面； （3）在基片表面上发生化学反应； （4）在基片表面上产生的气相副产物脱离表面而 扩散掉或被真空泵抽走，在基片表面留下不 挥发的固体反应产物－－薄膜。 * * * * 2、CVD法的反应类型 （1）热分解反应 　热分解法一般在简单的单温区炉中，在真空或惰性气体保护下加热基体至所需温度后，导入反应物气体使之发生热分解，最后在基体上淀积出固态涂层。热分解法已用于制备金属、半导体和绝缘体等各种薄膜。　　　　　 例：　　　　　 （2）化学合成反应 绝大多数沉积过程都涉及到两种或多种气态反应物在一个热基体上发生的相互反应，这类反应称化学合成反应。 * * 　其中最普遍的一种类型就是用氢还原卤化物来 沉积各种金属和半导体薄膜，以及选用合适的氢 化物、卤化物或金属有机化合物来沉积绝缘膜。 例： （3）化学输运反应 　把需要沉积的物质当作源物质（不挥发性物质），借助于适当的气体介质与之反应而形成一种气态化合物，这种气态化合物经化学迁移或物理载带（利用载气）输运到与源区温度不同的沉积区，并在基板上再发生逆向的反应，使源物质重新在基板上沉积出来，这样的反应过程称为化学输运反应。 * * 例： 　如果传输剂XB是气体化合物，而所要沉积的是固态物质A，则传输反应通