CVD知识简介
CVD分类及简介-PECVD-MOCVD
CVDCVD(Chemical Vapor Deposition）原理CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积），指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。
在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用CVD方法制备。
经过CVD处理后，表面处理膜密着性约提高30%，防止高强力钢的弯曲，拉伸等成形时产生的刮痕。
CVD特点淀积温度低，薄膜成份易控，膜厚与淀积时间成正比，均匀性，重复性好，台阶覆盖性优良。
CVD制备的必要条件1）在沉积温度下，反应物具有足够的蒸气压，并能以适当的速度被引入反应室；2）反应产物除了形成固态薄膜物质外，都必须是挥发性的；3）沉积薄膜和基体材料必须具有足够低的蒸气压。
编辑本段何为cvd？CVD是Chemical Vapor Deposition的简称，是指高温下的气相反应，例如，金属卤化物、有机金属、碳氢化合物等的热分解，氢还原或使它的混合气体在高温下发生化学反应以析出金属、氧化物、碳化物等无机材料的方法。
这种技术最初是作为涂层的手段而开发的，但目前，不只应用于耐热物质的涂层，而且应用于高纯度金属的精制、粉末合成、半导体薄膜等，是一个颇具特征的技术领域。
其技术特征在于：⑴高熔点物质能够在低温下合成；⑵析出物质的形态在单晶、多晶、晶须、粉末、薄膜等多种；⑶不仅可以在基片上进行涂层，而且可以在粉体表面涂层，等。
特别是在低温下可以合成高熔点物质，在节能方面做出了贡献，作为一种新技术是大有前途的。
例如，在1000℃左右可以合成a-Al2O3、SiC，而且正向更低温度发展。
CVD工艺大体分为二种：一种是使金属卤化物与含碳、氮、硼等的化合物进行气相反应；另一种是使加热基体表面的原料气体发生热分解。
CVD的装置由气化部分、载气精练部分、反应部分和排除气体处理部分所构成。
目前，正在开发批量生产的新装置。
CVD简介及适用范围
CVDCVD，化学气相淀积，CVD的装置由真空部分、加热部分、气路部分等构成。
CVD是在含有原料气体、通过反应产生的副生气体、载气等多成分系气相中进行的，因而，当被覆涂层时，在加热基体与流体的边界上形成扩散层，该层的存在，对于涂层的致密度有很大影响。
这样，由许多化学分子形成的扩散层虽然存在，但其析出过程是复杂的。
粉体合成时，核的生成与成长的控制是工艺的重点。
应用范围CVD是Chemical Vapor Deposition的简称，是指高温下的气相反应，例如，金属卤化物、有机金属、碳氢化合物等的热分解，氢还原或使它的混合气体在高温下发生化学反应以析出金属、氧化物、碳化物等无机材料的方法。
这种技术最初是作为涂层的手段而开发的，但不只应用于耐热物质的涂层，而且应用于高纯度金属的精制、粉末合成、半导体薄膜等，是一个颇具特征的技术领域。
技术特征⑴高熔点物质能够在低温下合成；⑴析出物质的形态在单晶、多晶、晶须、粉末、薄膜等多种；⑴不仅可以在基片上进行涂层，而且可以在粉体表面涂层，等。
特别是在低温下可以合成高熔点物质，在节能方面做出了贡献，作为一种新技术是大有前途的。
工艺简介CVD是在含有原料气体、通过反应产生的副生气体、载气等多成分系气相中进行的，因而，当被覆涂层时，在加热基体与流体的边界上形成扩散层，该层的存在，对于涂层的致密度有很大影响。
这样，由许多化学分子形成的扩散层虽然存在，但其析出过程是复杂的。
粉体合成时，核的生成与成长的控制是工艺的重点。
CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相淀积），指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。
在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用CVD方法制备。
经过CVD处理后，表面处理膜密着性约提高30%，防止高强力钢的弯曲，拉伸等成形时产生的刮痕。
特点沉积温度低，薄膜成份易控，膜厚与淀积时间成正比，均匀性，重复性好，台阶覆盖性优良。
第五章化学气相沉积.
丙酮 CH3COCH3
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：
1150~1200C SiCl4 2H 2 Si 4HCl （3）化学输运反应
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。
T1 T2 T1 T2 T1
GeI 2 ZrI 2
1 ZnS ( s ) I 2 ( g ) T ZnI 2 S 2 2 2 如果传输剂XB是气体化合物，而所要沉积的是 固态物质常数为
T1 T2
ABx
( PB ) x 式中，PABx和PB分别为ABx和XB的气体分压强。
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、特点或优点、缺点
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、
薄膜制备技术(CVD)
气态源物质使之发生热分解,最后在衬底上沉积出所需的固态材 料。热分解发可应用于制备金属、半导体以及绝缘材料等。
最常见的热分解反应有四种。
（a）氢化物分解
Si4H S i2H 2
（b）金属有机化合物的热分解
N(C i )O 4 Ni4CO
（c）氢化物和金属有机化合物体系的热分解
（d）其他气态络合物及复合物的热分解
• 从气相中析出的固体的形态主要有下列几种：在固体表 面上生成薄膜、晶须和晶粒，在气体中生成粒子。
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CVD技术的基本要求
• 为适应CVD技术的需要,选择原料、产物及反应类型等 通常应满足以下几点基本要求:
(1)反应剂在室温或不太高的温度下最好是气态或有较高 的蒸气压而易于挥发成蒸汽的液态或固态物质，且有 很高的纯度;
平衡时,各物质活度的函数
a C0
a a A0 B0
K 称为该化学反应平衡常数
平衡时 G =0 所以 Go=-RTlnK; 或 K=exp(- Go/RT);
G <0 时，反应可正向自发进行
G >0 时，反应沿反向进行
•热力学分析的局限性:
•不能预测反应速度
•热力学分析基础是化学平衡,但实际过程是偏离平衡的
单位面积的能量辐射=Er=hr（Ts1- Ts2）
• 其中:hr为“辐射热传系数”; Ts1与Ts2则分别为辐射热源及被辐射物体表面的温度。
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图3 以热辐射为主的加热
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• 对流是第三种常见的传热方式,流体通过自身各部的宏观流 动实现热量传递的过程。它主要是借着流体的流动而产生。
• 依不同的流体流动方式，对流可以区分为强制对流及自然 对流两种。
化学气相沉积
1
CVD的原理与工艺
CVD的原理与工艺CVD（化学气相沉积）是一种常用的薄膜制备技术，通过在高温条件下将气体衍生物在固体表面沉积形成薄膜。
它在半导体、光电子、材料科学等领域有着广泛的应用。
本文将介绍CVD的基本原理和常见的工艺流程。
CVD的基本原理是利用气体在固体表面发生化学反应产生固体沉积。
其过程可以简单概括为三个步骤：传输扩散、化学反应和沉积。
首先，在高温下，气体分子从气相传输到固相表面，这个过程称为传输扩散。
然后，在固体表面发生化学反应，气体分子与表面原子或分子发生物理或化学相互作用。
最后，与固体表面反应的产物发生聚集并沉积到固相表面上，形成薄膜。
CVD工艺可以分为四个主要组成部分：反应室、基底、前驱物和载气。
反应室是进行反应的容器，通常由高温和高真空环境下的材料制成。
基底是待沉积薄膜的衬底，可以是玻璃、硅等多种材料。
前驱物是产生沉积薄膜的化学物质，通常是气态或液态的。
载气是用来稀释前驱物的气体，使其在反应室中更均匀地传输。
CVD的工艺流程是在反应室中将前驱物供应和载气送入，通过传输扩散和化学反应后，形成薄膜并覆盖在基底上。
根据前驱物供应的方式和反应室的特点，CVD可以分为几个常见的工艺类型。
最常见的是热CVD，也称为低压CVD（LPCVD）。
在低压下，前驱物和气体通过加热传输到反应室中，沉积在基底上。
这种方法适用于高温下的材料制备，例如多晶硅、氮化硅等。
另一种常见的是PECVD（等离子体增晶体化学气相沉积）。
在PECVD 中，通过产生等离子体来激活前驱物的化学反应。
在等离子体的作用下，前驱物转化为离子和活性物种，进一步在基底上反应形成薄膜。
这种方法适用于制备非晶硅、氮化硅等。
还有一种CVD工艺称为MOCVD（金属有机化学气相沉积）。
在MOCVD 中，金属有机化合物作为前驱物供应，经氢气或氨气稀释。
通过热解和化学反应，金属有机前驱物转化为金属原子和活性物种，在基底上形成薄膜。
这种方法适用于制备复杂的金属氧化物、尖晶石等。
cvd技术应用的原理
CVD技术应用的原理简介化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）技术是一种常用的薄膜制备技术，广泛应用于微电子、光电子、材料科学、能源和环境等领域。
本文将介绍CVD技术的基本原理和应用。
CVD技术的基本原理CVD技术是通过回声火花中产生的高温等离子体将气相中的化学物质转变为固态或液态的薄膜材料。
下面是CVD技术的基本原理：1.气相反应：首先，在高温环境中，气体中的反应物质通过化学反应生成目标薄膜的沉积物。
这些反应物可以是气体，也可以是气态或液态的前驱体。
2.扩散和反应：生成的反应物质会通过扩散来到达目标基材表面。
在表面上，反应物质会发生化学反应并生成固态或液态的沉积物。
3.薄膜生长：随着时间的推移，沉积物会不断地在基材表面累积，逐渐形成薄膜。
薄膜的厚度可以通过控制反应物质的流量和反应时间来调节。
CVD技术的应用CVD技术在许多领域都有广泛的应用，下面将介绍其中的几个应用领域：1. 微电子CVD技术在微电子领域的应用非常重要。
其中，化学气相沉积是制备硅基芯片的关键步骤之一。
通过CVD技术，可以在硅基芯片上沉积多种材料，如金属、氧化物、氮化物等，用于制备电极、介电层、光刻层等。
2. 光电子CVD技术在光电子领域也有重要的应用。
例如，对于制备光学薄膜，CVD技术被广泛用于沉积透明导电薄膜、高反射膜和反射减薄膜。
这些薄膜在光伏、显示器和光学器件等领域起着重要作用。
3. 材料科学CVD技术在材料科学领域的应用非常丰富。
通过调控反应条件和反应物质，可以制备出具有大量微结构和特殊功能的复杂材料。
例如，通过CVD技术可以合成纳米颗粒、纳米线、薄膜和多孔材料等。
4. 能源在能源领域，CVD技术也被广泛应用于制备石墨烯和碳纳米管等材料。
这些材料具有优异的电导率和导热性能，因此可以用于电池、超级电容器、太阳能电池和燃料电池等能源设备的制备。
5. 环境CVD技术还可以用于环境污染控制。
精选第6章CVD化学气相淀积资料
沿主气流方向 没有速度梯度
存在很大的 存在反应剂 速度梯度 的浓度梯度
流速为抛物
线型变化
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边界层
1.定义：指速度受到扰动并按抛物线型变化、同时 还存在反应剂浓度梯度的薄层。也称为附面层、 滞流层等。
2.厚度δ (x)：从速度为零的硅片表面到气流速度为 0.99Um时的区域厚度。
3.形成机制：图6.3所示
低浓度区域，薄膜生长速率随Cg增加而加快。 2.在Cg或Y为常数时，薄膜淀积速率由hg和ks中较小的一个
决定。 hg﹥﹥ks G=（CTksY）/N1 hg﹤﹤ks G=（CThsgY）/ N1
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淀积速率与几个参数的关系：
1.淀积速率与温度的关系 如图6.6
①低温情况下，表面化学反应速率控制
第六章 化学气相淀积
化学气相淀积定义：
指使一种或数种物质的气体，以某种方式激活后， 在衬底发生化学反应，并淀积出所需固体薄膜的 生长技术。其英文原名为 “Chemical Vapour Deposition”，简称为 “CVD”。 本章主要内容： CVD薄膜的动力学模型、常用系 统及制备常用薄膜的工艺。
②多晶硅（Polysi）：有多种晶畴。每个晶畴里，晶格 规则排列。但相邻区域晶向不同。晶界（畴壁）对于 决定电导率、机械刚度和化学刻蚀特性很重要。
加工方法：1）通过LPCVD生长；2）通过全部加热或 局部加热，使多晶硅或非晶硅再结晶。
③非晶硅：晶格不规则排列。
加工方法：1）通过CVD生长。
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F2-反应剂在表面反应后淀积成固态薄膜的的流密度
薄膜淀积过程存在两种极限情况：
①hg﹥﹥ks， Cs趋向于Cg，淀积速率受表面化学反应速率控制。 反应剂数量：主气流输运到硅片表面的﹥表面化学反应所需
CVD培训资料
02
CVD制备方法
概述
CVD是制备材料的 重要方法之一
CVD的应用范围广 泛，可制备多种材 料
CVD过程包括反应 物的化学反应和沉 积反应两个主要步 骤
熔体法
定义
熔体法是一种制备CVD涂层 的方法，将材料加热至熔化状 态，然后通过气相反应在基体
表面形成涂层
优点
制备的涂层与基体结合力强，制 备过程中设备简单，操作容易
针对这些挑战，需要加强技术研发和设备更新，提高生产效 率和降低成本，同时探索新的应用领域和市场机会。
CVD技术创新的前景
CVD技术创新不断涌现，包括新型反应器设计、新的沉积 工艺和材料体系等方面。
未来CVD技术创新将更加注重节能、环保、高效、智能等 方面，同时加强与其他技术的交叉融合，如光电子、生物 医学等。
优点
涂层与基体结合力强，涂 层质量高
缺点
设备成本较高，操作难度 较大
03
CVD材料的性能与表征
CVD材料的物理性能
密度
CVD材料具有高密度，接 近理论密度。
晶体结构
CVD材料具有高度有序的 晶体结构。
热膨胀系数
CVD材料的热膨胀系数较 低。
CVD材料的化学性能
耐腐蚀性
CVD材料具有出色的耐腐蚀性 。
抗氧化性
CVD材料具有较好的抗氧化性 。
稳定性
CVD材料具有良好的稳定性。
CVD材料的力学性能
硬度
CVD材料具有高硬度。
抗拉强度
CVD材料具有高抗拉强度 。
韧性
CVD材料具有一定的韧性 。
CVD材料的热学性能
01
02
03
热导率
CVD材料的热导率较高。
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