薄膜技术中文版08 化学气相沉积技术.pdf

薄膜技术-8 化学气相沉积技术-2 化学气相沉积技术主要内容  化学气相沉积概念  化学气相沉积反应类型  化学气相沉积过程的热力学  化学气相沉积过程的动力学  化学气相沉积装置 反应气体输运 副产物解离脱附 气相化学反应 脱附 气相扩散 表面化学反应 表面吸附 表面扩散 气体的输运 CVD气体流动: 黏滞流状态 黏滞流：气体压力较高，气体分子的平均自由程较短， 气体分子间的相互碰撞较为频繁。 K 110 n 对薄膜沉积速度、膜厚的均匀性和反 应物利用效率等都有重要影响。 强制对流 CVD气体宏观流动种类 （按驱动力划分） 自然对流 强制对流：外部压力造成的压力梯度使 气体从压力高的地方向压力低的地方 流动。 一般CVD反应容器在流速不高 （10cm/s） 时，气体处于黏滞流的层流状态。 气体本身具有一定的黏度，气流与容器壁 之间存在相互作用，因而气体的流速将逐渐变 化为具有一定的分布。 基片表面附近的速度不均匀分布； 在靠经器壁的地方形成流速较慢的流动边界层， 其厚度： x：长度方向坐标 V ：气体流速 0 ρ：气体密度 雷诺准数： Η：黏度系数 容器气体的流速分布 气体在容器流动0.1r Re距离后 0 P 2 2 P 为气体在流动方向上的压力梯度， v (r r ) 0 4 r 和r分别为容器的半径和径向坐标 0 气体速度分布为抛物线形式分布 边界层对薄膜沉积速率的影响 基片表面附近的速度不均匀分布； 流动性较低的边界层将薄膜和反应物层流分开， 反应物和反应产物需经过扩散过程通过这一边界 层，限制了薄膜的沉积速率； 如何减小流动边界层对薄膜沉积 速率的负面影响？ 边界层厚度  增加气体的雷诺数值，从而减小边界层厚 度，提高反应气体向基片的输运 Re过高，将发生层流向涡流的转变，影 响薄膜沉积过程的稳定性； 气体利用率低, 成本增加。 实际策略：通过减小气压，加强气体扩散