关于应用cvd技术制备薄膜的综述

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1、关于应用CVD技术制备薄膜的综述应用CVD制备薄膜综述摘要：本文介绍了化学气相沉积技术的基本原理、分类、特点、应用和具有广泛应用前景的CVD新技术,同时分析了化学气相沉积技术的发展趋势,并展望其应用前景。关键字：CVD，基本原理，发展历程，应用前景，MOCVD,PECVD前言现在薄膜技术在电子元器件、集成光学、电子技术、红外技术、激光技术以及航天技术和光学仪器等各个领域都得到了广泛的应用，它们不仅成为一间独立的应用技术，而且成为材料表面改性和提高某些工艺水平的重要手段。而CVD是薄膜制备中比较常用的一种手段，因其可用于各种高纯晶态、非晶态的金属、半导体

2、、化合物薄膜的制备之外，还包括它可以有效的控制薄膜的化学成分、高的生产效率和低的设备和运行本钱、与其他相关工艺具有较好的相容性等。一CVD的基本概念化学气相沉积（CVD）是一种材料表面强化新技术,是在相当高的温度下,混合气体与基体的表面相互作用,使混合气体中的某些成分分解,并在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层[1]。它可以利用气相间的反应,在不改变基体材料的成份和不削弱基体材料强度的条件下,赋予材料表面一些特殊的性能.化学气相淀积是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相淀积法已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃

3、态无机薄膜材料。这些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，也可以是III-V、II-IV、IV-VI族中的二元或多元的元素间化合物，而且它们的物理功能可以通过气相掺杂的淀积过程精确控制。目前，化学气相淀积已成为无机合成化学的一个新领域。二CVD的工作原理CVD是利用气态物质在固体表面上进行反应生成固态沉积物的过程,是一种在高温下利用热能进行热分解和热化合的沉积技术。它一般包括三个步骤:①产生挥发性物质;②将挥发性物质输运到沉淀区;③在基体上发生化学反应而生成固态物质[2]下面就以沉积TiC为例,说明其工作原理。CVD法沉积TiC的装置示意图如图1所

4、示:其中工件11置于氢气保护下,加热到1000～1500℃,然后以氢气10作载流气体把TiCl47和CH4气1带入炉内反应室2中,使TiCl4中的Ti与CH4中的C(以及钢件表面的C)化合,形成碳化物。反应的副产物则被气流带出室外。其沉积反应如下:TiCl4(l)+CH4(g)?TiC(s)+4HCl(g)TiCl4(l)+C(钢中)+2H(g)?TiC(s)+4HCl(g)零件在镀前应进行清洗和脱脂,还应在高温氩气流中作还原处理。选用气体不仅纯度要求高(如氢气纯度要求99.9%以上,TiCl4的纯度要高于99.5%[3]),而且在通入反应室前必须经过

5、净化,以除去其中的氧化性成分。沉积过程的温度要控制适当,若沉积温度过高,则可使TiC层厚度增加,但晶粒变粗,性能较差;若温度过低,由TiCl4还原出来的Ti沉积速率大于碳化物的形成速率,沉积物是多孔性的,而且与机体结合不牢固。另外,钢铁材料在高温CVD处理后,虽然镀层的硬度很高,但基体被退火软化,在外载下易于塌陷,因此,CVD处理后必须再加以淬火和回火。三CVD中典型的化学反应CVD是建立在化学反应基础上的，要制备特定性能材料首先要选定一个合理的沉积反应，用于CVD技术的通常有如下所述六种反应类型。⑴热分解反应?C???CdS+2CH4Eg:Cd(CH

6、3)2+H2S?475⑵氧化还原反应475?C?????SiO2+2H2OEg:SiH4+2O2?325⑶合成反应?C???SiN4+12H2Eg:3SiH4+4NH4?750⑷化学输运反应1400?C??WI6(g)Eg:W(s)+3I2(g)??⑸等离子增强反应350?C???α-Si(H)+2H2Eg：SiH4??⑹其他能源增强增强反应???W+6COEg:W(CO)6?激光束四CVD的发展历程气相沉积的古老原始形态可以追溯到古人类在取暖或烧烤时熏在岩洞壁或岩石上的黑色碳层。它是木材或食物加热时释放出的有机气体，经过燃烧、分解反应沉积成岩石上的碳

7、膜。随着人类的进步，化学气相沉积技术也得到了有意识的发展。如古代的中国，炼丹术，“升炼”方法。实际上，“升炼”技术中很主要的就是早期的化学气相沉积技术。现代CVD技术发展的开始阶段在20世纪50年代，当时主要注重于道具涂层的应用，这方面的发展背景是由于当时欧洲的机械工业和机械加工业的强大需求。以碳化钨作为基材的硬质合金刀具经过CVDAl2O3,TiC及TiN复合涂层处理后切削性能明显地提高，使用寿命也成倍的提高，取得非常显著的经济效益，因此得到推广和实际应用。从二十世纪六七十年代以来，由于半导体和集成电路技术发展和生产的需要，CVD技术得到了更迅速和广

8、泛的发展，CVD技术不仅成为半导体级超纯硅原料-超纯多晶硅生产的唯一方法，而且也是硅单晶外延、