化学气相沉积
概述
化学气相沉积
(Chemical vapor deposition
?/p>
简?/p>
CVD)
是反应物质在气态条件下发生化学
反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术?/p>
CVD
技
术可以生长高质量的单晶薄膜,
能够获得所需的掺杂类型和厚度?/p>
易于实现大批量生产,
?/p>
而在工业上得到广泛的应用。工业上利用
CVD
制备的外延片常有一个或多个埋层可用扩散
或离子注入的方式控制器件结构和掺杂分布;外延层的氧和碳含量一般很低。但?/p>
CVD
?/p>
延层容易形成自掺杂,要用一定措施来降低自掺杂?/p>
CVD
生长机理很复杂,反应中生成多种成分,也会产生一些中间成分,影响因素有很
多,如:先躯体种类;工艺方法?/p>
tcvi
?/p>
icvi
?/p>
pcvd
?/p>
;反应条件(温度,压力,流量?/p>
;触?/p>
种类;气体浓度;衬基结构;温度梯度;炉内真空度等外延工艺有很多前后相继,彼此连贯
的步骤?/p>
原理
将两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,
然后他们相互之间发生化学
反应,形成一种新的材料,沉积到基体表面上。反应物多为金属氯化物,先被加热到一
定温度,达到足够高的蒸汽压,用载气(一般为
Ar
?/p>
H2
)送入反应器。如果某种金?/p>
不能形成高压氯化物蒸汽,就代之以有机金属化合物。在反应器内,被涂材料或用金?/p>
丝悬挂,或放在平面上,或沉没在粉末的流化床中,或本身就是流化床中的颗粒。化?/p>
反应器中发生?/p>
产物就会沉积到被涂物表面?/p>
废气
(多?/p>
HCl
?/p>
HF
?/p>
被导向碱性吸收或
冷阱。除了需要得到的固态沉积物外,化学反应的生成物都必须是气?/p>
沉积物本身的
饱和蒸气压应足够低,以保证它在整个反应、沉积过程中都一直保持在加热的衬底上?/p>
反应过程?/p>
?/p>
1
)反应气体向衬底表面扩散?/p>
2
)反应气体被吸附于衬底表面(
3
)在表面
进行化学反应、表面移动、成核及膜生长(
4
)生成物从表面解吸(
5
)生成物在表面扩
散?/p>
所选择的化学反应通常应该满足?/p>
①反应物质在室温或不太高的温度下最好是气态,
或有很高的蒸气压,且有很高的纯度:②通过沉积反应能够形成所需要的材料沉积层:
③反应易于控制在沉积温度下,反应物必须有足够高的蒸气?/p>
主要设备
生长设备分为开管和闭管两种。闭管外延是将源材料,衬底,输运剂一起放在一密闭?/p>
器中?/p>
容器抽空或充气?/p>
开管系统是用载气将反应物蒸汽由源区输运到衬底区进行化学
反应和外延生长,副产物被载气携带排出系统?/p>
常压
CVD
反应中有立式反应器,水平
式反应器,圆盘式反应器,和圆桶式反应器等?/p>
超高真空设备?/p>
UHV/CVD
反应系统?/p>
还有等离子增?/p>
CVD
外延生长装置,光增强外延生长装置,氯化物
VPE
系统?/p>
MOCVD
?/p>
长系统?/p>
技术特?/p>
每一?/p>
CVD
系统都必须具备如下功能:
①将反应气体及其稀释剂通入反应器,
并能?/p>
行测量和调节?/p>
②能为反应部位提供热量,并通过自动系统将热量反馈至加热源,以控制涂覆温度?/p>
③将沉积区域内的副产品气体抽走,并能安全处理?/p>