化学气相沉积.ppt

化学气相沉积
化学气相沉积(CVD)是利用加热、等离子体激励或光辐射等方法,使气态或蒸汽状态的化学物质发生反应并以原子态沉积在置于适当位置的衬底上,从而形成所需要的固态薄膜或涂层的过程。
CVD可在常压或低压下进行。通常CVD的反应温度范围大约900~1200℃,它取决于沉积物的特性。
为克服传统CVD的高温工艺缺陷,近年来开发出了多种中温(800 ℃以下)和低温(500 ℃)以下CVD新技术,由此扩大了CVD技术在表面技术领域的应用范围。
中温CVD的典型反应温度大约500 ~800℃,它通常是采用金属有机化合物在较低温度的分解来实现的,所以又称金属有机化合物CVD。
化学气相沉积在活化方式、涂层材料、涂层结构方面的多样性以及涂层纯度高、工艺简单易行等一系列的特点,化学气相沉积成为一种非常灵活、应用极为广泛的工艺方法,可以用来制备各种涂层、粉末、纤维和成型元器件。
利用化学气相沉积制备薄膜材料首先要选定一个或几个合理的沉积反应。
根据化学气相沉积过程的需要,所选择的化学反应通常应该满足: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。
化学气相沉积的化学反应
(1)热分解反应气态氢化物、羰基化合物以及金属有机化合物与高温衬底表面接触,化合物高温分解或热分解沉积而形成薄膜。
SiH4 Si+2H2
800℃~1000℃
(2)氧化反应含薄膜元素的化合物与氧气一同进入反应器,形成氧化反应在衬底上沉积薄膜。
SiH4 +O2 SiO2 + 2H2
(3)还原反应用氢、金属或基材作还原剂还原气态卤化物,在衬底上沉积形成纯金属膜或多晶硅魔。
SiCl4+2Zn Si+2ZnCl2
△
(4)水解反应卤化物与水作用制备氧化薄膜或晶须。
SiCl4 +2H2O SiO2+4HCl
(5)可逆输送化学转换或输运过程的特征是在同一反应器维持在不同温度的源区和沉积区的可逆的化学反应平衡状态。
2SiI2 Si+SiI4