薄膜的化学气相沉积教学课件

时间反复无常，鼓着翅膀飞逝薄膜的化学气相沉积第四章薄膜材料的制备方法化学气相沉积化学气相沉积(CVD)技术化学气相沉积技术:利用气态的先驱反应物通过原子、分子间化学反应的途径生产固态薄膜的技术■优点:沉积速率高、膜层的均匀性好、具有优异的台阶覆盖性能、适宜在复杂形状的基片上镀膜化学气相沉积(CVD)技术按照机理化学反应的方式分类:a热CVD:通过加热基片或器壁促进化学反应生长薄膜¤等离子体CVD:利用等离子体来增强反应气体的化学活性,从而促进薄膜生长口光CVD:利用光辐照的能量促进气象物质的分解进行反应生长薄膜一、化学气相沉积涉及的化学反应类型1.热解反应a许多元素的氢化物、羟基化合物和有机金属化合物可以以气体存在,并且在适当的条件下会在衬底上发生热解反应生成薄膜。例如:SH4热解沉积多晶硅和非晶硅的反应Sih(g)=Si(s)+2H,(g)2.还原反应口许多元素的卤化物、羟基化合物和卤氧化物等虽然也可以以气态存在,但是他们具有相当的热稳定性,因而需要采用适当的还原剂才能置换出来。如:利用H2还原SC4制备单晶硅外延层的反应Sicl4(8)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)一、化学气相沉积涉及的化学反应类型3.氧化反应口与还原反应相反,利用O2作为氧化剂对SH进行的氧化反应为SiH(8H+O2(g)oSiO(s)+2H,(g)(450C)口还可以利用下式实现SO2的沉积:siCL(g)2H2(g)+O2g)宁SO2(s)+4HCIg)(1500℃)一、化学气相沉积涉及的化学反应类型4.化合反应a只要所需物质的反应先驱物可以气态存在,且具有反应活性,就可以利用化学气相沉积的方法沉积其化合物。如:SiCl(g)+CH,(g)SiC(s)+4HCI(g)(1400C)3SiChH(g+NH,(g)+Si3N,(s)+6H2(g)6HCl(g)(750℃一、化学气相沉积涉及的化学反应类型5.歧化反应口对于某些元素,具有多种气态化合物,且稳定性各不相同,外界变化可促使一种化合物转变为稳定性高的另一种化合物。则可利用歧化反应实现薄膜的沉积。如:2Gel(g]=Ge(s)+Gel(g(300--600C)a可形成变价的卤化物的元素有A、B、Ga、ln、Si、Ti、zr、Be、Cr一、化学气相沉积涉及的化学反应类型6.可逆反应a与气化反应类似,利用某些元素的同一化合物的相对稳定性随温度变化的特点实现物质的转移和沉积。如As4(g)+As2g)+6GaC(g)+3H2(g)6GiAss)H6HClg)So℃)在高温(850℃)下倾向于向左进行,而在低温(50℃)下会转向右进行。利用这特性,可用AsC2气体将Ga燕气载入,并使其在适宜的温度与A54蒸气发生反应,从而沉积出GaAs一、化学气相沉积涉及的化学反应类型7.气相输运口当某一武装的升华温度不高时,可以利用其升华和冷凝时的可逆过程实现其气相沉积。如:2CdTe(s]52Cdg)+Te,(g)(TT2)口在沉积装置中,处于较高温度T1的CaTe发生升华,并被气体夹在沉积装置中,处于较低温度T2的衬底上发生冷凝沉积。一、化学气相沉积涉及的化学反应类型显然,由于化学反应的途径可能是多种多样的,因而制备同种材料也可能有许多不同的CVD方法。但由上面介絹的各种反应类型,我们看到CVD方法的共同特点是(1)其反应式总可纵写成aA(g+bB(8)cC(sH+dDlg(4-12)即由一个固相和几个气相纸成反应式;(2)这些反应往往是可逆的,因而热力学的分析对于了解CvD反应的过程是很有意义的。56、书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。——库法耶夫

57、生命不可能有两次，但许多人连一次也不善于度过。——吕凯特

58、问渠哪得清如许，为有源头活水来。—