化学气相沉积

简介：

化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。从理论上来说，它是很简单的：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，沉积到晶片表面上。

化学气相沉积的英文词愿意是化学蒸汽沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD），因为很多反应物质在通常条件下是液态或固态，需将他们经过汽化成蒸汽后再参与反应。这一名称是在20世纪60年代初期由美国Blocher等人在Vapor Deposition一书中首先提出的。Blocher还由于他对CVD国际学术交流的积极推动被称为“CVD先生（Sir CVD)”在20世纪60年代前后对这一项技术还有另一名称，即蒸气镀（Vapor plating），而Vapor Deposition 一词后来被广泛地接受。根据沉积过程中主要依靠物理过程或化学过程被划分为物理气相沉积（Physical Vapor Deposition,PVD)和化学气相沉积两大类。例如，把真空蒸发、溅射、离子镀等通常归属于PVD；而直接依靠气体反应或依靠等离子体放电增强气体反应的称为CVD或等离子体增强化学沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD或PCVD）。实际上，随着科学技术的发展，也出现了不少交叉现象。例如，利用溅射或离子轰击使金属汽化再通过气相反应生成氧化物或氮化物等就是物理过程和化学过程相结合的产物，相应地，就称为反应溅射、反应离子镀或化学离子镀。

化学气相沉积(CVD)技术是一种新型的材料制备方法，它可以用于制各各种粉体材料、块体材料、新晶体材料、陶瓷纤维、半导体及金刚石薄膜等多种类型的材料，广泛应用于宇航工业上的特殊复合材科、原子反应堆材料、刀具材料、耐热耐磨耐腐蚀及生物医用材料等领域．同传统材料制各技术相比，CVD)技术具有以下优点：(1)可以在远低于材科熔点的温度进行材料合成：(2)可以控制合成材料的元素组成、晶体结构、微观形貌(粉末状、纤维状、技状、管状、块状等)：(3)不需要烧结助剂，可以高纯度合成高密度材料；(4) 可以实现材料结构微米级、亚微米级甚至纳米级控制：(5) 能够进行复杂形状结构件及图层的制备；(6)能够制备梯度复合材料及梯度涂层和多层涂层：(7)能够进行亚稳态物质及新材料的合成。目前，CVD己成为大规模集成电路的铁电材料、绝缘材料、磁性材料、光电子材料、高温热结构陶瓷基复合材料及纳米粉体材料不可或缺的制备技术。

CVD技术常常通过反应类型或者压力来分类，包括低压CVD(LPCVD)，常压CVD(APCVD)，亚常压CVD(SACVD)，超高真空CVD(UHCVD)，等离子体增强CVD(PECVD)，高密度等离子体CVD(HDPCVD)以及快热CVD(RTCVD)。然后，还有金属有机物CVD(MOCVD)，根据金属源的自特性来保证它的分类，这些金属的典型状态是液态，在导入容器之前必须先将它气化。不过，容易引起混淆的是，有些人会把MOCVD认为是有机金属CVD(OMCVD)。过去，对LPCVD和APCVD最常使用的反应室是一个简单的管式炉结构，即使在今天，管式炉也还被广泛地应用于沉积诸如Si3N4 和二氧化硅之类的基础薄膜(氧气中有硅元素存在将会最终形成为高质量的SiO2，但这会大量消耗硅元素；通过硅烷和氧气反应也可能沉积出SiO2 -两种方法均可以在管式炉中进行)。而且，最近，单片淀积工艺推动并导致产生了新的CVD反应室结构。这些新的结构中绝大多数都使用了等离子体，其中一部分是为了加快反应过程，也有一些系统外加一个按钮，以控制淀积膜的质量。