CVD的应用－半导体
➢低介电常数薄膜—布线间绝缘用的SiO2系薄膜 (F的加入)
➢微小电容器—铁电体的CVD，良好的台阶涂敷， 适合微细加工，保证高介电常数
➢高容量电容—半球形晶粒多晶Si-CVD
CVD的应用－半导体
➢对高密度LSI的超微细孔（连接孔或通孔）进行 处理—金属CVD，膜层纯度高，深孔埋入和孔 底涂敷效果好
➢高纯度单晶—有机金属CVD
CVD的其他应用
➢TFT（thin film transistor,薄膜晶 体管）
➢大面积且性能一致的低成本薄膜 ➢PCVD温度低，适合连续化生产
S.M. Han, J.H. Park, S.G. Park et al.,Thin Solid Films, 515 (2007) 7442-7445
源瓶 载带 气体
MFC 纯化
MFC 纯化
真空泵
气 瓶
源 气体
气 瓶
置换 气体
排气 处理装置
基板进出
废气排放 （或储存）
热CVD法成膜原理
原料气体 热分解 化学反应
排气
成膜过程:
二次生成物
未反应气体 1.反应气体被基体表面吸附;
2.反应气体向基体表面扩散;
抽取
3.在基体表面发生反应;
吸附 表面反应
脱离 沉积
类金刚石薄膜： 理想的刀具材料，国 内外研究热点，已经 有相关产品。
胡如夫, 孙方宏，制造工艺与制造技术 ，1 （2007）74-76
CVD的应用－半导体
➢LSI（large scale integrated circuit） 大规模集成电路
➢多层布线的层间绝 缘膜，金属布线， 电阻及散热材料等
Y. Akasaka, Thin Solid Films, in press
三. CVD技术的应用
➢切削工具 ➢半导体 ➢其他
CVD的应用－切削工具
➢“刀具革命”，使用寿命延长2~10倍，切削速度 提高20~100%
➢TiN抗粘附能力强，是使用最广泛的刀具涂层 ➢复合涂层：如TiC-TiN、 TiC-Al2O3等，改善结
合强度、韧性和耐磨性，提高使用性能
CVD的应用－切削工具
模具
➢材料成型会产生高机械应力和物理应力 ➢TiC和TiN涂层硬度高，耐磨，有弹性，有一定
润滑能力，与基体结合力好，可大幅度提高模 具寿命 ➢如：Cr12MoV钢模具CVD涂覆TiN后寿命提高 20倍
王豫，水恒勇，热处理，16 （2001）1-4
4.气体副产品通过基体表面 基板 扩散而脱离表面.
基板加热（辐射，热传导，感应加热等）
热CVD的优、缺点
✓成膜材料广，速度快 ✓镀膜绕射性好，可处理形状复杂工件 ✓镀膜附着力强 ✓可获得平滑表面
反应温度高（≈1000℃），部分基体材料经不 住高温，用途受限。
K.L. Choy,Prog. Mater Sci 48 (2003) 57-170
化学气相沉积（CVD）技术 及应用
概要
CVD的基本原理 CVD技术的分类 CVD技术的应用
一. CVD的基本原理
Chemical Vapor Deposition: 由气态原料通过在高温空间或 活性化空间发生化学反应,生 成固体薄膜的沉积过程。
田民波.薄膜技术与薄膜材料[M].北京：清华大学出版社，2006年,543-594
CVD技术的优点
➢可制备致密、高纯度材料 ➢沉积速率高，再现性好，结合力强 ➢可在复杂表面连续成膜 ➢可控制膜的晶体结构和表面形貌 ➢成膜材料广
CVD技术的缺点
➢有毒、腐蚀性及易燃易爆性气体的使用 ➢使用多元前驱物时，难以准确控制膜的组成 ➢真空设备成本高
二. CVD技术的分类
降低
等离子体CVD
反应温度
热 CVD
减小膜层损伤
光 CVD
提高均匀性ຫໍສະໝຸດ 常压CVD低压CVD
和效率
实现平坦化 开发新材料
t
金属CVD等 其他类型
热CVD
➢常压CVD 初始技术
➢低压CVD 提高膜厚均匀性，提高生产效率，是当前工业 应用的主要形式。
热CVD装置系统图
加热器
T2
基板 （硅圆片）
反应室
MFC
T1 吹液 泡体 器 气气
等离子体CVD
进一步降低反应温度，减少热损伤 相比于热CVD的优势： ✓在更低温度下成膜，扩大了应用范围 ✓热过程难以成膜的慢反应，也可以成膜 ✓热解温度不同的物质，可按不同组成比例合成
光CVD
➢仅直接激发分解所必需的内部自由度，赋予 其激活能
➢低温下无损伤制备薄膜 ➢光的聚焦及扫描可直接描绘细线或刻蚀