cvd化学气相沉积原理请问CVD（化学气相沉积）的原理及应用？

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2020-12-16 02:16:34 来源：朵拉利品网

1, 请问CVD（化学气相沉积）的原理及应用？

化学气相沉积是一种化工技术，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。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。
原理
化学气相沉积技术是应用气态物质在固体上阐述化学反应并产生固态沉积物的一种工艺，它大致包含三步：
(1)形成挥发性物质；
(2)把上述物质转移至沉积区域；
(3)在固体上产生化学反应并产生固态物质。
最基本的化学气相沉积反应包括热分解反应、化学合成反应以及化学传输反应等集中。 [1]
特点
1）在中温或高温下，通过气态的初始化合物之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）采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化学反应，使沉积可在较低的温度下进行。
4）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。
5）可以控制涂层的密度和涂层纯度。
6）绕镀件好。可在复杂形状的基体上以及颗粒材料上镀膜。适合涂覆各种复杂形状的工件。由于它的绕镀性能好，所以可涂覆带有槽、沟、孔，甚至是盲孔的工件。
7）沉积层通常具有柱状晶体结构，不耐弯曲，但可通过各种技术对化学反应进行气相扰动，以改善其结构。
8）可以通过各种反应形成多种金属、合金、陶瓷和化合物涂层。

2, PECVD等离子化学气象沉积原理是什么？

PECVD--等离子体化学气相沉积法
为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积（PECVD）.
实验机理：
辉光放电等离子体中：电子密度高（109~1012/cm3）
电子气温度比普通气体分子温度高出10-100倍
虽环境温度（100-300℃），但反应气体在辉光放电等离子体中能受激分解，离解和离化，从而大大提高了参与反应物的活性。
因此，这些具有高反应活性的中性物质很容易被吸附到较低温度的基本表面上，发生非平衡的化学反应沉积生成薄膜。
优点：基本温度低；沉积速率快；
成膜质量好，针孔少，不易龟裂。
缺点：1.设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高；
2.涂层过程中产生的剧烈噪音、强光辐射、有害气体、金属蒸汽粉尘等对人体有害；
3.对小孔孔径内表面难以涂层等。

3, 气相沉积分为那几类方法？CVD法包括那几个过程？PVD法有哪些方...

1PECVD工艺的基本原理
PECVD技术是在低气压下，利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上（即样品放置的托盘）产生辉光放电，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的工艺气体，这些气体经一系列化学反应和等离子体反应，最终在样品表面形成固态薄膜。其工艺原理示意图如图1所示。
在反应过程中，反应气体从进气口进入炉腔，逐渐扩散至样品表面，在射频源激发的电场作用下，反应气体分解成电子、离子和活性基团等。这些分解物发生化学反应，生成形成膜的初始成分和副反应物，这些生成物以化学键的形式吸附到样品表面，生成固态膜的晶核，晶核逐渐生长成岛状物，岛状物继续生长成连续的薄膜。在薄膜生长过程中，各种副产物从膜的表面逐渐脱离，在真空泵的作用下从出口排出。
2.2PECVD设备的基本结构
PECVD设备主要由真空和压力控制系统、淀积系统、气体及流量控制、系统安全保护系统、计算机控制等部分组成。其设备结构框图如图2所示。
2.2.1真空和压力控制系统
真空和压力控制系统包括机械泵、分子泵、粗抽阀、前级阀、闸板阀、真空计等。为了减少氮气、氧气以及水蒸气对淀积工艺的影响，真空系统一般采用干泵和分子泵进行抽气，干泵用于抽低真空，与常用的机械油泵相比，可以避免油泵中的油气进入真空室污染基片。在干泵抽到一定压力以下后，打开闸板阀，用分子泵抽高真空。分子泵的特点是抽本体真空能力强，尤其是除水蒸汽的能力非常强。
2.2.2淀积系统
淀积系统由射频电源、水冷系统、基片加热装置等组成。它是PECVD的核心部分。射频电源的作用是使反应气体离子化。水冷系统主要为PECVD系统的机械泵、罗茨泵、干泵、分子泵等提供冷却，当水温超过泵体要求的温度时，它会发出报警信号。冷却水的管路采用塑料管等绝缘材料，不可用金属管。基片加热装置的作用使样品升温到工艺要求温度，除掉样品上的水蒸气等杂质，以提高薄膜与样品的附着力。
2.2.3气体及流量控制系统
PECVD系统的气源几乎都是由气体钢瓶供气，这些钢瓶被放置在有许多安全保护装置的气柜中，通过气柜上的控制面板、管道输送到PECVD的工艺腔体中。
在淀积时，反应气体的多少会影响淀积的速率及其均匀性等，因此需要严格控制气体流量，通常采用质量流量计来实现精确控制。

名词解释

PECVD

PECVD ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ) 是指等离子体增强化学的气相沉积法。这种方法有很多优点，比如成膜质量好等。

样品

样品（sample）是能够代表商品品质的少量实物。它或者是从整批商品中抽取出来作为对外展示模型和产品质量检测所需；或者在大批量生产前根据商品设计而先行由生产者制作、加工而成，并将生产出的样品标准作为买卖交易中商品的交付标准。

气体

气体是四种基本物质状态之一（其他三种分别为固体、液体、等离子体）。气体可以由单个原子（如稀有气体）、一种元素组成的单质分子（如氧气）、多种元素组成化合物分子（如二氧化碳）等组成。气体混合物可以包括多种气体物质，比如空气。气体与液体和固体的显著区别就是气体粒子之间间隔很大。这种间隔使得人眼很难察觉到无色气体。气体与液体一样是流体：它可以流动，可变形。与液体不同的是气体可以被压缩。假如没有限制（容器或力场）的话，气体可以扩散，其体积不受限制，没有固定。气态物质的原子或分子相互之间可以自由运动。气体的特性介于液体和等离子体之间，气体的温度不会超过等离子体，气体的温度下限为简并态夸克气体[1]，现在也越来越受到重视[2]。高密度的原子气体冷却到非常低的低温，可以依其统计特性分为玻色气体和费米气体，其他相态可以参照相态列表。

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名词解释

PECVD

样品

气体

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