化学气相沉积技术的应用与研究进展

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1、化学气相沉积技术的应用与研究进展摘要：本文主要围绕化学气相沉积（cvd）技术进行展开，结合其基本原理与特点，对一些CVD技术进行介绍。同时也对其应用方向进行一定介绍。关键词：cvd;材料制备；应用引言化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition,简称CVD）技术是近儿十年发展起來的主要应用于无机新材料制备的一种技术。⑴CVD是-•种以气体为反应物（前驱体），通过气相化学反应在固态物质（衬底）表面生成固态物质沉积的技术。它可以利用气相间的反应，在不改变基体材料的成分和不削弱基体材料的强度条件卜；赋子材料表而一些特殊的性能

2、。本文论述了化学气相沉积技术的基本原理、特点和最新发展起来的具冇广泛应用前景的儿种新技术，同时分析了化学气相沉积技术的发展趋势，并展望其应用询景。1CVD原理化学气相沉积（CVD,ChemicalVaporDeposition）是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索，在衬底表面发牛•化学反应，并把固体产物沉积到表面生成薄膜的过程。图1CVD法示意图CVD的化学反应主要可分两种:一是通过一种或几种气体之间的反应来产生沉积，如超纯多品硅的制备、纳米材料（二氧化钛）的制备等；另一种是通过气相中的一个组

3、分与固态基体（有称衬底）表而之间的反应来沉积形成一层薄膜，如集成电路、碳化硅器IIIL和金刚石膜部件的制备等。它包括4个主要阶段：①反应气体向材料表而扩散；②反应气体吸附于材料的表而；③在材料表而发牛化学反应；④气态副产物脱离材料表而。在CVD中运用适宜的反应方式，选择相应的温度、气体组成、浓度、压力等参数就能得到具有特定性质的薄膜。但是薄膜的组成、结构与性能还会受到CVD内的输送性质（包括热、质量及动量输送）、气流的性质（包括运动速度、压力分布、气体加热等）、基板种类、表面状态、温度分布状态等因素的影响。⑵⑶⑷2CVD技术特点①在中

4、温或高温下，通过气态的初始化合物Z间的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上。②可以在常压或者真空条件下（负压“进行沉积、通常真空沉积膜层质量较好）。③采用等离了和激光辅助技术可以显苦地促进化学反应，使沉积可在较低的温度下进行。①涂层的化学成分可以随气相组成的改变而变化，从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层。②可以控制涂层的密度和涂层纯度。③绕镀件好。可在复杂形状的基体上以及颗粒材料上镀膜。适介涂覆各种复杂形状的工件。由于它的绕镀性能好，所以可涂覆带冇槽、沟、孔，甚至是盲孔的工件。④沉积层通常具有林状晶体结构，不耐弯曲，但可通过各种技术

5、对化学反应进行气相扰动，以改善其结构。⑤可以通过各种反应形成多种金属、介金、陶瓷和化合物涂层。⑸⑹⑺⑻3几种新型化学气相沉积技术3.1等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等离子体是在低真空条件下，利用直流电压、交流电压、射频、微波或电子冋旋共振等方法实现气体辉光放电在沉积反应器中形成的。由丁•等离子体中正离子、电子和中性反应分子相互碰撞，可以大大降低沉积温度。如氮化硅的沉积，在等离子体增强反应的情况下，反应温度由通常的1100K降到600Ko这样就可以拓宽CVD技术的应用范围。⑼〔⑹3.2激光化学气相沉积(LCVD)LCVD是利用激

6、光来做为热源，通过激光激活而增强CVD的一种技术。它类PECVD技术，但两者之间有重要差别。在等离子体中，电子的能量分布比激光发射的光子的能量分布要宽得多。另外，普通CVD和PECVD是热驱动的，通常会使大体积内的反应物预热，能耗很大，还容易导致沉积物受到加热表而的污染。而LCVD技术是在局部体积内进行，所以减少了能耗和污染问题。如金属倒的沉积，通常这一•反应是在300°C左右的衬底表面，而采用激光束平行于衬底表面，激光束与衬底表面的距离约lmm,结果处于室温的衬底表面就能沉积出一层光亮的餌膜。炖冷H图2LCVD法示意图LCVD技术也

7、应用于包括激光光刻、大规模集成电路掩膜的修」E、激光蒸发一沉积以及3.3金属有机化合物化学气相沉积技术(MOCVD)MOCVD是一种利用低温下易分解和挥发的金属有机化合物作为物质源进行化学气相沉积的方法，主要用于化合物半导体气相生长方面。与传统的CVD相Lt,MOCVD的沉积温度相对较低，能沉积超薄层衣至原了层的特殊结构表面，可在不同的基底表而沉积不同的薄膜。因此，对于那些不能承受常规CVD高温,而要求采用中低温度的基体(如钢一类的基体)有很高的应用价值。TVAirvGxTMn图3MOCVD法示意图ASM此外，用MOCVD技术生长的多

8、晶Si02是良好的透明导电材料,用MOCVD得到的Ti02结品膜也用于了太阳能电池的抗反射层、水的光电解及光催化等方面。MOCVD技术最冇吸引力的新应用是制备新型高温超导氧化物陶瓷薄膜。丽网3.4低压化学气相沉（LPCV