第六讲_化学气相沉积(CVD)技术ppt课件

第六，薄膜材料的CVD方法preparionnofthinfilmsbyCVDmethods，进料，CVD过程典型化学反应CVD过程热力学CVD过程的数值模拟技术CVD膜沉积装置，化学气相沉积(chemicalvapordeposition，CVD)此时，气体的流动状态大部分处于粘性流动状态的气体分子的流动路径不再接近于基板上线性气体分子的沉积概率，而是取决于气压、温度、气体成分、气体激发态、薄膜表面状态等诸多因素。此外，CVD胶片可以均匀涂在PVD中受阴影效果影响较小的复杂零件的表面上，化学气相沉积的温度范围与PVD不同，通常具有较高的温度(取决于需求)。因为更高的温度有助于提高薄膜的沉积速度。此时，高温提供化学反应所需的激活化学反应不仅发生在薄膜表面，所有温度条件适当的地方。高温下与化学反应相关的过程也很复杂。也就是说，化学反应方向、化学平衡、可逆反应等都是需要考虑的因素，是化学气相沉积反应的类型。SiH4热分解产生的热分解反应，例如多晶Si和非晶Si的沉积，si H4 (g) si (s) 2 H2 (g) (650c)和羟基镍热分解产生金属Ni薄膜的反应ni (co) 4 (g) ni (s) Mo薄膜反应wf6 (g) 3 H2 (g) w (s) 6hf (g) (300c)，化学气相沉积反应类型， O2薄膜氧化反应作为氧化剂si H4 (g) O2 (g) SiO2 (s) 2 H2 (g) (450 c)和H2O薄膜氧化反应作为氧化剂siocl 4(g)2h2o(g)SiO 2(g) 在高温下先升华2cd te (s) 2cd (g) te2 (g) (t1，T2)，然后在低温下凝结的气象运输实际上是利用物理现象的PVD过程，但装置、物质转移和反应的热力学、动力学分析与CVD过程完全相似，是化学气相沉积反应的类型。 太阳能电池CdTe胶片沉积的密封容器升华技术(Close-SpacedSublimation，CSS)，准备(Ga，In)(As，P)半导体薄膜CVD设备示意图，CVD沉积室，CVD也就是说，虽然不能代替动力学上的考虑，但热力学分析对于选择、确定、优化实际CVD过程仍然具有重要意义，CVD过程热力学分析的作用为预测薄膜CVD反应的可能性，极限为优化高温可逆CVD反应环境提供了方法，CVD过程热力学分析的基础：物质的标准生成自由能g随温度变化，G0，反应自发地向相反的方向进行，g是反应的标准自由能变化。其中a、b、c是反应物、反应产物的摩尔数。因此，CVD过程的化学反应一般可以简单地表示为决定CVD反应进行方向的g。例如，CVD工艺的热力学注意事项，例如，如下所述薄膜沉积反应的可能性(4/3) Alo2 (2/3) Al2O3可以据此估计在1000 616m C的PVD蒸发过程中Al被氧化的可能性。Al2O3和Al是纯物质，因此活性为1。同时，如果P0表示氧的平衡分压，则O2的平衡分压为g=-846kj/mol，因为P0=210-30pa O2的活性值等于分压p，所以pp0时G0，al可能被氧化。因此，在技术上还没有得到这么高的真空度。因此，热力学的计算表明，Al在1000 A5;g=rtln (p/P0)，在700K上，WF6(g)3/2 SiO 2(s)w(s)3/2 si F4(g)3/2 O2(g) 我们希望在Si或SiO2基板上通过化学反应沉积w薄膜，需要具有相应CVD反应的 /composite 3360 partb 37(2006)408412j . y . park tal ./journal loftcrystal talgrowth 28356(2005)353358/composite : partb 37(2006)408412j . y . parktal。/journal loftystal talgrowth 28356(2005)353358，温升，(0001)取向度提高，在不同衬底温度下制造的ZnO纳米柱的x射线衍射曲线，J.y. parktal。/composite : partb 37(2006)408412j . y . parktal。/journal loftcrystal talgrowth 28356(2005)353358，纳米柱的对称性从低对称性转变为高六对称：ZnO纳米柱表示外延生长的特性，CVD方法制造的ZnO纳米柱，j . y . parpars/composite 3360 partb 37(2006)408412，500c，Al2O3(0001)基板中纳米ZnO列的表面和截面形状(图为表面形状的高比例图像和示意图)，ZnO纳米列的TEM图像，以及/composites 3360 partb 37(2006)408412，ZnO纳米圆柱体的(a)低比例和(b)高比例显微镜(电子衍射图中的图):具有良好的晶体完整性，将ZnO纳米柱分散在酒精中，230nm高SSS使用电子束光刻制作电极的图形真空蒸发制备该图的ni (1000m)-au (50nm)源，泄漏极(s，d)使用n-Si基板作为门电极(g)，使用ZnO纳米柱制备场效应晶体管，j.y/composite : partb 37(2006)408412，ZnO纳米柱制造的fet的图表和物理图表S、D、G分别是S、D、G、Si半导体场效应管及其特性曲线，J.y. parktal。/composite 3360 partb 37(2006)408412，(a)在其他门电压下测量的Isd-Vsd曲线(b)在其他源-泄漏电压降条件下获取的Isd-VG曲线，ZnO纳米柱fet使用喷嘴，沉积所需的位置沉积室压力为1 A10-4Pa，沉积时间为5min，FIB-CVD方法沉积的碳圆柱直径为290nm，高度为7.96 m；EB-CVD法沉积的碳圆柱直径160nm，高度4.15m，(a) fi b-和(b) e-CVD沉积的纳米碳圆柱，j-Y. igakietal。/microelectronically 83(2006)12251228，沉积条件：5k v1 pa.fi b-和EB-CVD方法的沉积速度分别为2.410-1和2.310-3c m3/MII、FIB-和EB-CVD方法沉积纳米碳柱时的沉积速度、lineargroyate (m/min)、fi b-CVD方法沉积纳米碳弹簧、J.-Y. igakietal。/microelectronic工程83 (2006).12251228，沉积条件：5kv 616n 0.4 pa直径：280nm，FIB-CVD碳素线及其导电性能，j-Y. igakietal。/microelectronic engineering 83(2006).12251228，以fib-CVD方法沉积的碳素线的电阻值为1.9G A/microelectronic engineering 83(2006).12251228，e b-CVD方式沉积的碳素线是绝缘体。、FIB-和EB-CVD碳素线及其导电性能、沉积物导电性的差异可能与其成分有关。333343333333433333343333334333334333333333333333333333354-fi B- CVD线EB-CVD线CVD方法从气相源物质开始，如果CVD准备薄膜，即用化学反应制造薄膜的方法，则必须考虑过程的热力学，同时还要考虑其复杂的动力学因素。可能是限制CVD方式薄膜制造过程的主要因素。由于CVD过程的复杂性，CVD过程、基本概念评述、与CVD过程相关的化学反应类型CVD过程、CVD薄膜沉积表面附近的边界层概念CVD过程的力学和薄膜沉积速率CVD过程中薄膜沉积速度的温度依赖性和控制因素热壁和冷壁CVD设备的概念MOCVD方法的优点、测试问题，1。在700K时，以下反应为wf6(g)3/2 SiO 2(s)w(s)3/2 si F4(g)3/2 O2(g)wf6(g)3/2 si(2)说明：这个CVD反应可以归类为什么反应类型？(。2 .根据图4.6，讨论了T=800-1500K作为示意图时压力函数p(HCl)4/p(SiCl4)/p(H2)2和温度倒数之间的函数关系。3.测试估计了多晶Si为540C的CVD中薄膜的沉积速率为3nm/min时，沉积过程的活化能E=1.65 ev . 625C的薄膜沉积速率。测试问题，以下所述反应的CVD过程在4.1200 32;c温度下，Si的薄膜沉积速率和成膜率为：Si H4 h 21.0m/h 1010 Si H2 cl 2h 20.5um/H5 * 107 Si HCl 3h 20.3m/H3 * 106 Si以SiCl4为原料