化学气相沉积技术ppt课件.pptx

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1、1,Review,第三章：物理气相沉积技术 热蒸发镀膜 溅射镀膜 离子镀膜,工作原理+工艺方法！,2,第四章 化学气相沉积技术,热氧化生长化学气相沉积,3,薄膜制备方法：物理气相沉积法 被镀材料由固态转变为气态时没有化学反应发生。化学气相沉积法 沉积过程中发生一定的化学反应； 化学反应可以由热效应或离子的电致分离引起。 特点：沉积过程控制复杂，但设备较为简单。,前言,4,第一节 热氧化生长 (Thermal Oxidation),在气氛条件下，通过加热基片的方式制备氧化物、氮化物和碳化物薄膜。,Examples: 4Al+3O22Al2O3Fe+N2FeNx,5,第一节 热氧化生长,实际中，主

2、要用于制备氧化物薄膜，较少用于制备其它化合物。氧化物可以钝化表面。 钝化：使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法，如Al2O3 。氧化物可以起到绝缘作用。 主要用于金属和半导体氧化物的制备、电子器件制备。,6,第一节 热氧化生长,适用性广，所有金属都能与氧反应形成氧化物。控制工艺条件来控制薄膜生长形貌、缺陷、界面特征，因而控制半导体和电性能。例：快速热氧化法制备SiO2薄膜 10001200 C， 30 nm/min， 精确控制膜厚,温度：8001200 C，形成所谓高温氧化层（High Temperature Oxide layer，HTO）。可用水蒸气或氧气作为氧化剂

3、，称为湿氧化或干氧化（wet or dry oxidation）。氧化环境中通常含有百分之几的盐酸（HCl），用于去除氧化物中的金属离子。,7,SiO2薄膜的热氧化法制备,8,SiO2薄膜的热氧化法制备,热氧化消耗基片中的Si和环境中的氧。因此，生长时同时向基片内生长和在基片表面上生长。对于每消耗单位厚度的Si，将产生 2.27单位厚度的氧化物。同样，如果纯Si表面氧化，46%的氧化层厚度位于最初基片表面以下，54%的氧化层位于最初表面以上。,9,SiO2薄膜的热氧化法制备,Oxidation technology大多数热氧化在加热炉中进行，温度800到1200。将基片放在石英支架（石英舟）里

4、，一个加热炉同时可以处理一批基片。水平炉和垂直炉,Furnaces used for diffusion and thermal oxidation at LAAS technological facility in Toulouse, France,10,第一节 热氧化生长,Bi2O3薄膜的制备4Bi+3O2=2Bi2O3空气+水蒸气环境 T=367 C获得单相-Bi2O3; - Bi2O3和- Bi2O3,11,热氧化Zn3N2 films制备 N和(Al,N)掺杂的p型 ZnO薄膜,Z. W. Liu, C.K. Ong, et al. J. Mater. Sci. 2007,12,Su

5、bstrate,With Zn granular film,With ZnO nanowires,Sputtering,Oxidizing,400-600C,热氧化法制备ZnO单晶纳米线薄膜,13,热氧化法制备氧化铁纳米线,14,热氧化法制备单晶CuO纳米线,15,热氧化法特点,设备简单；成本较低；结晶性好；但薄膜厚度受到限制,16,第二节 化学气相沉积,2.5mm high, grown in 1 day,single-crystal diamond grown by CVD,C.S. Yan et al., Physica Status Solidi (a) 201,R25 (2004),

6、Hardest material,17,化学气相沉积的定义,化学气相沉积是利用气态物质通过化学反应在基片表面形成固态薄膜的一种成膜技术。,化学气相沉积（CVD）Chemical Vapor Deposition,CVD反应是指反应物为气体而生成物之一为固体的化学反应。CVD完全不同于物理气相沉积（PVD）,18,CVD与PVD的比较,19,CVD的典型应用,CVD法实际上很早就有应用，用于材料精制、装饰涂层、耐氧化涂层、耐腐蚀涂层等。在电子学方面PVD法用于制作半导体电极等。CVD法一开始用于硅、锗精制上，随后用于适合外延生长法制作的材料上。表面保护膜一开始只限于氧化膜、氮化膜等，之后添加了由

7、、族元素构成的新的氧化膜，最近还开发了金属膜、硅化物膜等。以上这些薄膜的CVD制备法为人们所注意。CVD法制备的多晶硅膜在器件上得到广泛应用，这是CVD法最有效的应用场所。,20,化学气相沉积基本过程,Chemical vapor deposition (CVD) is a chemical process used to produce high-purity, high-performance solid materials. The process is often used in the semiconductor industry to produce thin films. In

8、a typical CVD process, the wafer (substrate) is exposed to one or more volatile precursors, which react and/or decompose on the substrate surface to produce the desired deposit. Frequently, volatile by-products are also produced, which are removed by gas flow through the reaction chamber.化学气相沉积典型的制备

9、过程是将晶圆（衬底）暴露在一种或多种易挥发的前驱体中，在衬底表面发生化学反应或/及化学分解来产生欲沉积的薄膜。随后，也将产生一些气态的副产物，这些副产物可以被反应腔室的气流带走。,21,化学气相沉积基本过程,（1）反应气体向基片表面扩散；（2）反应气体吸附于基片表面；（3）在基片表面发生化学反应；（4）在基片表面产生的气相副产物脱离表面，向空间扩散或被抽气系统抽走；（5）基片表面留下不挥发的固相反应产物薄膜。,22,化学气相沉积示意图,23,化学气相沉积流程图,gas inlet gas decomposition gas reactionsubstrate adsorption gas ex

10、haust,24,化学气相沉积基本过程,化学气相沉积基本过程： 在真空室内，气体发生化学反应，将反应物沉积在基片表面，形成固态膜。可控变量： 气体流量、气体组分、沉积温度、气压、真空室形状、沉积时间、基片材料和位置三个基本过程： 反应物的输运过程； 化学反应过程； 去除反应副产品过程,25,化学气相沉积基本过程,26,CVD反应体系必须具备的三个条件,在沉积温度下，反应物具有足够的蒸气压，并能以适当的速度被引入反应室；反应产物除了形成固态薄膜物质外，都必须是挥发性的；沉积薄膜和基体材料必须具有足够低的蒸气压。,27,CVD主要沉积参数,These parameters affect on su

11、rface speed of the involved atoms.,基体与腔室的温度生长速度气压,28,化学气相沉积基本原理,29,CVD气体分解方式,热分解（thermal deposition）等离子分解（plasma deposition）光子分解（photon (laser, UV) deposition）,30,化学气相沉积的种类,以反应时的压力分类： 常压CVD (Atmospheric Pressure CVD, APCVD)： 在常压环境下的CVD。 低压CVD (Low-pressure CVD, LPCVD)： 在低压环境下的CVD。降低压力可以减少不必要的气相反应，以增

12、加晶圆上薄膜的一致性。超高真空CVD (Ultrahigh vacuum CVD, UHVCVD)： 在非常低压环境下的CVD。大多低于10-6 Pa (约为10-8 torr)。大部分现今的CVD制程都是使用LPCVD或UHVCVD。,31,化学气相沉积的种类,以气相的特性分类： 气溶胶辅助CVD (Aerosol assisted CVD, AACVD)： 使用液体/气体的气溶胶的前驱物成长在基底上，成长速非常快。此种技术适合使用非挥发的前驱物。 直接液体注入CVD (Direct liquid injection CVD, DLICVD)： 使用液体 (液体或固体溶解在合适的溶液中) 形

13、式的前驱物。液相溶液被注入到蒸发腔里变成注入物。接着前驱物经由传统的CVD技术沉积在基底上。此技术适合使用液体或固体的前驱物。此技术可达到很高的成长速率。,32,化学气相沉积的种类,等离子技术 微波等离子辅助CVD (Microwave plasma-assisted CVD, MPCVD) 等离子增强CVD (Plasma-Enhanced CVD, PECVD)：利用等离子增加前驱物的反应速率。PECVD技术允许在低温的环境下成长，这是半导体制造中广泛使用PECVD的最重要原因。 远距等离子辅助CVD (Remote plasma-enhanced CVD, RPECVD)：和PECVD技

14、术很相近的技术。但晶圆不直接放在等离子放电的区域，反而放在距离等离子远一点的地方。晶圆远离等离子区域可以让制程温度降到室温。,33,化学气相沉积的种类,热线CVD (Hot wire CVD, HWCVD)：也称做触媒化学气相沉积 或热灯丝化学气相沉积，使用热丝化学分解来源气体。有机金属CVD (Metalorganic chemical vapor deposition, MOCVD)：前驱物使用有机金属的CVD技术。 混合物理化学气相沉积 (Hybrid Physical-Chemical Vapor Deposition, HPCVD)：包含化学分解前驱气体及蒸发固体源两种技术。 原子层

15、CVD (Atomic layer CVD, ALCVD)：连续沉积不同材料的晶体薄膜层。,34,化学气相沉积的种类,快速热CVD (Rapid thermal CVD, RTCVD)：使用加热灯或其他方法快速加热晶圆。只对基底加热，而不是气体或腔壁。可以减少不必要的气相反应，以免产生不必要的粒子。 气相外延 (Vapor phase epitaxy, VPE) ,35,化学气相沉积的特点,优点： 1）既可制作金属薄膜，又可制作多组分合金薄膜，且成分控制准确； 2）可在复杂形状基片上沉积薄膜，绕射性能好； 3）一些反应可在常压或低真空进行，不需要昂贵的真空设备； 4）薄膜纯度高、致密性好、残余

16、应力小、表面平滑、结晶良好； 5）成膜速率高于LPE（液相外延）和MBE（分子束外延）（ 几微米至几百微米？） 6）大尺寸或多基片 7）薄膜生长温度低于材料的熔点，辐射损伤小。,36,化学气相沉积的特点,缺点： 1）尽管低于物质的熔点，反应温度还是太高，且工件温度高于PVD技术，应用中受到一定限制； 2）沉积的反应源和反应后的气体易燃、易爆或有毒，参与需环保措施，有时还有防腐蚀要求； 3）对基片进行局部表面镀膜时很困难，不如PVD方便； 4）设备复杂，工艺参数多，较难调控。,37,CVD原理,反应化学,反应热力学,反应动力学,输运过程,薄膜成核与生长,反应器工程,38,CVD原理化学反应热力学

17、,按热力学原理，化学反应的自由能变化Gr 可以用反应物和生成物的标准自由能来Gf 计算，CVD热力学分析的主要目的是预测某些特定条件下某些CVD反应的可行性（化学反应的方向和限度）。在温度、压强和反应物浓度给定的条件下，热力学计算能从理论上给出沉积薄膜的量和所有气体的分压，但是不能给出沉积速率。热力学分析可作为确定CVD工艺参数的参考。,39,CVD原理化学反应热力学,Gr 与反应系统的化学平衡常数KP有关。,例：热分解反应,40,CVD原理化学反应热力学,反应方向判据：,可以确定反应温度。,41,CVD原理化学反应热力学,平衡常数KP的意义：, 计算理论转化率 计算总压强、配料比对反应的影响

18、,通过平衡常数可以确定系统的热力学平衡问题。,42,CVD原理化学反应动力学,反应动力学是一个把反应热力学预言变为现实，使反应实际进行的问题；它是研究化学反应的速度和各种因素对其影响的科学。CVD反应动力学分析的基本任务是：通过实验研究薄膜的生长速率，确定过程速率的控制机制，以便进一步调整工艺参数，获得高质量、厚度均匀的薄膜。,反应速率r是指在反应系统的单位体积中，物质（反应物或产物）随时间的变化率。,43,CVD原理化学反应动力学,温度对反应速率的影响：,Vant Hoff规则：反应温度每升高10，反应速率大约增加2-4倍。这是一个近似的经验规则。,Arrhenius方程：,式中，A为有效碰

19、撞的频率因子，E为活化能。,44,CVD的典型化学反应,1. 分解反应 利用硅烷制备Si薄膜或利用其它化合物气体制备金属薄膜,45,金属氢化物 氢化物M-H键的离解能、键能都比较小，热解温度低，唯一副产物是没有腐蚀性的氢气。例如：,金属有机化合物 金属的烷基化合物，其MC键能一般小于CC键能E(MC)E(C-C)，可用于淀积金属膜。元素的氧烷，由于E(MO)E(OC)，所以可用来淀积氧化物。例如：,46,氢化物和金属有机化合物体系 热解金属有机化合物和氢化物已成功地制备出许多种III-V族和II-IV族化合物。,47,其它气态络合物、复合物 这一类化合物中的碳基化物和碳基氯化物多用于贵金后(铂

20、族)和其它过渡金属的淀积。如：,单氨络合物已用于热解制备氮化物。如：,48,CVD的典型化学反应,2. 还原反应 例：氢还原卤化物制备Si或其它单质、金属膜,49,CVD的典型化学反应,3. 氧化反应 制备氧化物薄膜,50,CVD的典型化学反应,4. 氮化和碳化反应 制备氮化物和碳化物薄膜,51,CVD的典型化学反应,5. 化合反应 由有机金属化合物沉积IIIV族化合物 材料纯化,52,6. 可逆输运反应：把所需要的物质当做源物质，借助于适当气体介质与之反应而形成一种气态化合物，这种气态化合物经化学迁移或物理载带(用载气)输运到与源区温度不同的淀积区，再发生逆向反应，使得源物质重新淀积出来。例

21、： 在源区(温度为T2)发生输运反应(向右进行)，源物质ZnS与I2作用生成气态的ZnI2； 在淀积区(温度为T1)则发生淀积反应(向左进行)，ZnS或ZnSe重新淀积出来。,CVD的典型化学反应,53,CVD：同一材料有多种合成路线,Ga2O(Ga+Ga2O3),Ga(CH3)3,Ga(C2H5)3,Ga2H6,Ga,GaCl(Ga+HCl),GaCl3,GaBr3,NH3,N2H4,54,How does reaction go?,Depends on parameters:Temperature Pressure reactants (purity, concentration) The

22、rmodynamics and dynamics！,55,用氢还原硅的卤化物方法制备薄膜时成膜速率与气体组成关系的模型图,判断反应、方向、平衡ignores rate informationDGr is the criteria. DGr0,CVD热力学,Not strictly correct in flowing system (nonequilibrium),56,气体输入,气体对流,气相扩散,表面吸附,表面反应,表面脱附,薄膜成核生长,CVD动力学,57,1. CVD Film Growth Stepsonce reaction is identified, consider the

23、process in detail: 源source: production of appropriate gas 气相传输transport of gas to substrate 沉积deposition of film: 吸附adsorption of gas on substrate 反应reaction on substrate phase transformationrecrystallization, grain growth 废气排除 transport of waste products away from substrate,58,A. CVD Sources源类型： 气体

24、（最容易）挥发性液体 升华性固体混合物 源材料所需满足要求： 稳定stable at room temperature 挥发性sufficiently volatile high enough partial pressure to get good growth rates reaction temperature melting point of substrate produce desired element on substrate with easily removable by-products 低毒性low toxicity,59,B. Substratesneed to co

25、nsider -besides its propertiesadsorption surface reactions ex: WF6 deposits on Si but not on SiO2C. Growth of filmsdepends on transport of gas to surface adsorption of gas on substrate reaction rates on substrate transport of products away from substrate,60,2. 质量传递过程 Mass transport in gas deliver ga

26、s uniformly to substrate (uniform films) optimize flow for maximum deposition rate A. Two flow regimes分子流 Molecular flow diffusion in gas D T3/2/P from Kinetic Theory of Gasses reduce P for higher D and higher deposition rate粘滞流 Viscous flow low flow rates produces laminar flow（层流） (desired) high fl

27、ow rates produces turbulent flow （湍流） (avoid),61,层流laminar flow: simple case- flow past a plate near plate velocity = 0 = stagnant layer (滞流层、边界层)diffuse gas through stagnant layer to surface,62,mass transport depends on,63,B. 气相扩散模型(Grove, 1967)AB(g) - A(s) + B(g) F1 = flux to surfaceF2 = flux cons

28、umed in filmCG = concentration of AB in gasCS = concentration of AB at surface,64,F1 = hG (CG - CS)=D/*(nG-nS)where hG = gas diffusion rate constant, or D F2 = kS CSwhere ks = surface rate constant in steady state: F1 = F2 = F growth rate of film is proportional to F,T3/2/p,65,C. Two rate-limiting c

29、asesa 传质限制机制mass transfer limited small hG growth controlled by transfer to substrate hG is not very temperature dependent common limit at higher temperatures lower pressure, higher T Quicker diffusion,66,b 表面反应限制surface reaction limited kS =C*exp(-Er/RT)small kS growth controlled by processes on su

30、rface adsorption, decomposition surface migration, chemical reaction desorption of products kS =C*exp(-Er/RT) is highly temperature dependent (increases with T) common limit at lower temperatures often preferred,67,68,CVD成膜速率与温度关系的模型曲线,69,CVD先驱物（源物质）和反应器技术,源物质（或先驱物）是CVD工艺的前提和基础，从根本上决定了CVD技术的成功与否和前途！

31、1）气态源 2）液态源 3）固态源CVD装置设计包括：1）源物质（先躯物）的供应、调节系统（载气、阀门、气路、源区、流量调节等）2）反应器（构型、尺寸、衬底支撑体、加热和附加能量 方式等）设计3）尾气排除或真空产生系统4）自动控制系统,70,前驱物气体,衬底,托架,卧式反应器,衬底,立式反应器,开口体系CVD,71,卧式,包括：气体净化系统、气体测量和控制系统、反应器、尾气处理系统、抽气系统等。,开口体系CVD,72,卧式,开口体系CVD,73,卧式,冷壁CVD：器壁和原料区都不加热，仅基片被加热，沉积区一般采用感应加热或光辐射加热。缺点是有较大温差，温度均匀性问题需特别设计来克服。,适合反应

32、物在室温下是气体或具有较高蒸气压的液体。,热壁CVD：器壁和原料区都是加热的，反应器壁加热是为了防止反应物冷凝。管壁有反应物沉积，易剥落造成污染。,卧式反应器特点：常压操作；装、卸料方便。但是薄膜的均匀性差。,开口体系CVD,74,立式,开口体系CVD,75,立式,封闭体系CVD,76,封闭体系CVD,77,封闭体系CVD,78,闭管法的优点：污染的机会少，不必连续抽气保持反应器内的真空，可以沉积蒸气压高的物质。,闭管法的缺点：材料生长速率慢，不适合大批量生长，一次性反应器，生长成本高；管内压力检测困难等。,闭管法的关键环节：反应器材料选择、装料压力计算、温度选择和控制等。,CVD设备,79,

33、可生长金刚石薄膜的热丝CVD设备,CVD设备,80,可生长半导体薄膜的MOCVD设备,CVD设备,81,可生长SiO2、Si3N4、SiC、非晶硅、类金刚石DLC等多种薄膜的PECVD设备,82,传统的化学气相沉积方法,例：非晶BN薄膜的制备-双气体反应法 NH3+B10H14BN+H2控制NH3和B10H14比率、基片温度,83,传统的化学气相沉积方法,例：金属盐热分解法制备金属氧化物,C10H14CuO4CuO+CO+H2O,84,传统的化学气相沉积方法,例：金属氯化和氢还原法制备金属薄膜,85,传统的化学气相沉积方法,例：催化化学气相沉积法制备半导体和氮化硅薄膜,86,传统的化学气相沉积

34、方法,常压化学气相沉积（Atmospheric pressure CVD, APCVD）,87,传统的化学气相沉积方法,常压化学气相沉积（Atmospheric pressure CVD, APCVD）,88,激光化学气相沉积方法（Laser induced chemical vapor deposition）,激光触发化学反应： 光致化学反应：利用光子使分子分解 热致化学反应：激光用作加热源特点： 激光的方向性：局域沉积 激光的单色性：可选择激光波长 反应温度高 沉积速率快主要参数：反应物起始浓度、惰性气体浓度、表面温度、气体温度、反应区尺寸主要应用：Al、Ni、Au、Si、SiC、Al/A

35、u薄膜,89,激光化学气相沉积方法（Laser induced chemical vapor deposition）,热解激光化学气相沉积 在聚焦的激光束照射下，基体局部表面温度升高，而反应气体对所用激光是透明的。处在基体加热区的反应气体分子受热发生分解,形成自由原子，聚集在基体表面成为薄膜。,90,激光化学气相沉积方法（Laser induced chemical vapor deposition）,光解激光化学气相沉积 LCVD所选激光波长应能被反应气体分子高效吸收其能量，从而使反应气在激光辐照下发生高效率分解，实现高速率沉积。一般选用近紫外（UV）激光器作为LCVD的光源,同样反应气体原

36、料的选择必须与所用激光束波长相匹配。,91,光化学气相沉积（photochemical vapour deposition, photo-CVD）,高能光子有选择性地激发表面吸附分子或气体分子而导致键断裂，产生自由化学粒子形成膜或在相邻的基片上形成化合物。光化学气相沉积过程强烈依赖于入射波波长。可用激光或紫外光实现。特点： 沉积温度低；沉积速率快；偏离平衡条件，可生成亚稳相；制备的薄膜质量好，薄膜与基片的结合力高可制备各种金属、介电和绝缘体、半导体化合物、非晶和其他合金薄膜,92,光化学气相沉积,汞敏化光化学CVD 通过紫外照射使Hg处于激发态Hg*主要步骤：也可制备a-Si:H膜,93,光化

37、学气相沉积,由Si2H6直接光致分解（紫外）制备a-Si:H膜,激光分解Si2H6和N2O制备a-SiO2膜,94,光化学气相沉积,非晶Si-N薄膜制备 调整NH3/SiH4比，可调整Si-N成分。,95,等离子增强化学气相沉积（plasma-enhanced chemical deposition, PECVD）,原理：等离子体中电子的能量可以使大多数气体电离或分解，用电子动能代替热能促进化学反应。,等离子体的作用：,电子、离子密度达1091012个/cm3(maybe more)，平均电子能达110ev,(1)产生化学活性的基团和离子，降低反应温度；(2)加速反应物在表面的扩散作用，提高成

38、膜速度；(3)溅射清洗作用，增强薄膜附着力；(4)增强碰撞散射作用，使形成的薄膜厚度均匀。,96,等离子增强化学气相沉积（plasma-enhanced chemical deposition, PECVD）,优点：低温成膜（300-350），对基片影响小，避免了高温带来的膜层晶粒粗大及膜层和基片间形成脆性相；低压下形成薄膜，膜厚及成分较均匀、针孔少、膜层致密、内应力小，不易产生裂纹；扩大了CVD应用范围，特别是在不同基片上制备金属薄膜、非晶态无机薄膜、有机聚合物薄膜等；薄膜的附着力大于普通CVD。,97,等离子增强化学气相沉积（plasma-enhanced chemical deposit

39、ion, PECVD）,例：a-Si:H薄膜四个等离子区；四个基片位条件： 气体混合比SiH4/(SiH4+H2)： 10%100% 射频功率密度： 1020 mW/cm2 总气压：0.12.0 Torr SiH4流量：60 ml/min 基片温度：200300 C,98,等离子增强化学气相沉积（plasma-enhanced chemical deposition, PECVD）,过程：1）气体或混合气体的射频受激；2）受激气体传输离开等离子区；3）受激气体在等离子区外与反应气体反应；4）在加热基片处，实现化学气相沉积。SiO2、Si3N4膜,99,等离子增强化学气相沉积（plasma-en

40、hanced chemical deposition, PECVD）,100,等离子增强化学气相沉积（plasma-enhanced chemical deposition, PECVD）,电子回旋共振化学气相沉积(Electron cyclotron resonance CVD， ECR-CVD) 利用微波与电子回旋放电，在低压下产生高密度电荷与受激粒子等离子体，使气体更容易实现化学反应。SiH4+N2Si-N+H2 SiH4+O2Si-N+H2,101,等离子增强化学气相沉积（plasma-enhanced chemical deposition, PECVD）,中空阴极沉积a-Si:H薄

41、膜 SiH4 a-Si:H,102,等离子增强化学气相沉积（plasma-enhanced chemical deposition, PECVD）,103,等离子增强化学气相沉积（plasma-enhanced chemical deposition, PECVD）,104,低压CVD（Low-Pressure CVD，LPCVD）,早期CVD 技术以开管系统为主， 即Atmosphere Pressure CVD (APCVD)。,近年来，CVD技术令人注目的新发展是低压CVD技术，即Low Pressure CVD（LPCVD）。,LPCVD原理与APCVD基本相同，主要差别是： 低压下气

42、体扩散系数增大，使气态反应物和副产物的质量传输速率加快，形成薄膜的反应速率增加。,105,低压CVD（Low-Pressure CVD，LPCVD）,106,低压CVD（Low-Pressure CVD，LPCVD）,LPCVD优点,（1）低气压下气态分子的平均自由程增大，反应装置内可以快速达到浓度均一，消除了由气相浓度梯度带来的薄膜不均匀性。,（2）薄膜质量高：薄膜台阶覆盖良好；结构完整性好；针孔较少。,（3）沉积过程主要由表面反应速率控制，对温度变化极为敏感， 所以，LPCVD技术主要控制温度变量。LPCVD工艺重复性优于APCVD。,（4）卧式LPCVD装片密度高，生产成本低。,107,

43、低压CVD（Low-Pressure CVD，LPCVD）,LPCVD在微电子学中的应用,广泛用于沉积掺杂或不掺杂的氧化硅、氮化硅、多晶硅、硅化物等薄膜，以及钨、钼、钽、钛等难熔金属薄膜。,108,(a)P2O5颗粒, (b) NaOH颗粒, (c) 球阀, (d) 流量计, (e) 海绵钛, (f) AlCl3 (纯度98%), (g) 带状加热器, (h) MoSi2加热器, (i) 热偶计, (j) 石英管反应器, (k) 气压表, (l) 真空泵, (m) 粉末收集瓶, (n) NaOH溶液,热CVD制备AlN纳米粉体,AlCl3 NH3 N2,109,金属有机物化学气相沉积（MOCV

44、D）,Ga(CH3)3 + AsH3 3CH4 + GaAs,Ref: Yu-Cardona,110,CVD examples,Science09 Feb 1990: Vol. 247, Issue 4943, pp. 688-696,111,CVD examples,Science22 Jan 1999: Vol. 283, Issue 5401, pp. 512-514,(A) SEM image of nanotube blocks. (B) SEM image of nanotube towers. (C) Side view of the nanotube towers in (B)

45、. (D) Nanotube “twin towers,” a zoom-in view of Fig. C. (E) SEM image showing sharp edges and corners at the top of a nanotube tower. (F) SEM image showing that nanotubes in a block are well aligned to the direction perpendicular to the substrate surface. (G) TEM image of pure multiwalled nanotubes

46、in several nanotube blocks grown on a n+-type porous silicon substrate.,112,(A) SEM image of graphene on a copper foil with a growth time of 30 min. (B) High-resolution SEM image showing a Cu grain boundary and steps, two- and three-layer graphene flakes, and graphene wrinkles. Inset in (B) shows TEM images of folded graphene edges. 1L, one layer; 2L, two layers. (C and D) Graphene films transferred onto a SiO2/Si substrate and a glass plate, respectively.,CVD examples,Science05 Jun 2009: Vol. 324, Issue 5932, pp. 1312-1314,113,When CVD, When PVD?,