CVD可以制备单晶、多相或非晶态无机 薄膜，以及金刚石薄膜、高Tc超导薄膜、透 明导电薄膜以及某些敏感功能薄膜。
CVD技术分类: 按淀积温度：低温（200～500℃）、中温 （500 ～1000℃）和高温（1000 ～1300℃）
按反应器内的压力：常压和低压
按反应器壁的温度：热壁和冷壁
按反应激活方式：热激活和冷激活
化学气相沉积——基本原理
化学合成反应（两种或两种以上气源）
化学合成反应是指两种或两种以上的气态反应物在热 基片上发生的相互反应。
(1) 最常用的是氢气还原卤化物来制备各种金属或半导 体薄膜；
(2) 选用合适的氢化物、卤化物或金属有机化合物来 制备各种介质薄膜。
化学合成反应法比热分解法的应用范围更加广泛。
可以制备单晶、多晶和非晶薄膜。容易进行掺杂。
化学气相沉积——基本原理
①还原或置换反应 Si4 C 2 H 2 l 1 0 ℃ 00 S i4 H Cl
②氧化或氮化反应
S 4 i B 2 H 6 5 O 2 4 ℃ 0 B 0 2 O 3 S 2 i 5 H O 2 O
③水解反应
三异丙氧基铝
M-C键能小于C-C键，广泛用于沉积金属和氧化物薄膜。 金属有机化合物的分解温度非常低，扩大了基片选择 范围以及避免了基片变形问题。
化学气相沉积——基本原理
（3）氢化物和金属有机化合物系统
G a ( C H 3 ) 3 + A s H 3 6 3 0 6 7 5 ℃ G a A s + 3 C H 4 C d ( C H 3 ) 2 + H 2 S 4 7 5 ℃ C d S + 2 C H 4 广泛用于制备化合物半导体薄膜。
本章主要内容
★ 化学气相沉积的基本原理 ★ 化学气相沉积的特点 ★ CVD方法简介 ★ 低压化学气相沉积（LPCVD） ★ 等离子体化学气相沉积 ★ 其他CVD方法
参考书目： 1、唐伟忠，薄膜材料制备原理、技术及应用（第2版）， 冶金工业出版社，2008 2、Hugh O. Pierson，Handbook of Chemical Vapor Deposition, Noyes Publications, 1999
CVD法发展历程
➢ 1880s，第一次应用于白炽灯，提高灯丝强度； 同时诞生许多专利 ➢ 接下来50年，发展较慢，主要用于高纯难熔金 属的制备，如Ta、Ti、Zr等 ➢ 二战末期，发展迅速
1960年，用于半导体工业 1963年，等离子体CVD用于电子工业 1968年，CVD碳化物涂层用于工业应用 1980s, CVD法制备DLC膜 1990s，金属-有机CVD快速发展
通式： A B (g) Q A (s)B (g)
主要问题是源物质的选择（固相产物与薄膜材料相同） 和确定分解温度。
化学气相沉积——基本原理
（1）氢化物
S iH 4 7 0 0 -1 0 0 0 ℃ S i+ 2 H 2
H-H键能小，热分解温度低，产物无腐蚀性。
（2）金属有机化合物
2 A l ( O C 3 H 7 ) 3 4 2 0 ℃ A l 2 O 3 + 6 C 3 H 6 + 3 H 2 O
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。
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Ⅲ、Ⅴ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。
源区
Ge ( s ) I 2 ( g ) 沉积区 GeI 2
Zr ( s ) I 2 ( g )
源区 ZrI
沉积区
2
ZnS
(s)
I2(Fra bibliotekg)
源区 沉积区
ZnI
2
1 2
S2
化学气相沉积（CVD）是一种化学气相生长法。
把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物的单质 气体供给基片，利用加热、等离子体、紫外光以及激 光等能源，借助气相作用或在基板表面的化学反应 （热分解或化学合成）生长形成固态的薄膜。
CVD法可制备薄膜、粉末、纤维等材 料，用于很多领域，如半导体工业、电子 器件、光子及光电子工业等。
2 A3 l C 3 H 2 O l A 2 O 3 l6 H Cl
原则上可制备任一种无机薄膜。
化学气相沉积——基本原理
化学输运反应
将薄膜物质作为源物质（无挥发性物质），借助适当 的气体介质（输运剂）与之反应而形成气态化合物，这种 气态化合物经过化学迁移或物理输运到与源区温度不同的 沉积区，在基片上再通过逆反应使源物质重新分解出来， 这种反应过程称为化学输运反应。
（4）其它气态络合物、复合物（贵金属、过渡金属沉积）
羰基化合物： P t( C O ) 2 C l2 6 0 0 ℃ P t+ 2 C O + C l2 N i(C O )4 1 4 0 -2 4 0 ℃ N i+ 4 C O
单氨络合物： A lC l3 N H 3 8 0 0 - 1 0 0 0 ℃ A lN + 3 H C l
化学气相沉积——基本原理
CVD和PVD
化学气相沉积——基本原理
最常见的几种CVD反应类型有：热分解反应、化学合 成、化学输运反应等。
热分解反应（吸热反应，单一气源）
该方法在简单的单温区炉中，在真空或惰性气体保护 下加热基体至所需温度后，导入反应物气体使之发生热分 解，最后在基体上沉积出固体涂层。
CVD装置的主要部分：反应气体输入部 分、反应激活能源供应部分和气体排出 部分。
化学气相沉积——基本原理
★ 化学气相沉积的基本原理
化学气相沉积的基本原理是以化学反应为基础
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）