化学气相沉积(CVD)有哪些分类，它的原理与过程是怎么样的？

一、薄膜沉积是什么？

薄膜沉积是在半导体的主要衬底材料上镀一层膜。这层膜可以有各种各样的材料，比如绝缘化合物二氧化硅，半导体多晶硅、金属铜等。从半导体芯片制作工艺流程来说，位于前道工艺中。

薄膜沉积主要分为三大类别：化学气相沉积CVD（Chemical Vapor Deposition)、物理气相沉积PVD(Phicial Vapor Deposition)、原子层气相沉积ALD(Atomic Layers Deposition)。今天主要介绍化学气相沉积CVD。

二、化学气相沉积(CVD)有哪些分类?

在真空高温条件下将两种以上气态或液态反应剂蒸汽引入反应室，在晶圆表面发生化学反应，形成一种新的材料并沉积。

目前CVD市场占比最高且仍在不断迭代。

根据反应条件（压强、前驱体）的不同又分为常压CVD（APCVD）、低压CVD（LPCVD）、等离子体增强CVD(PECVD)、高密度等离子体CVD（HDPCVD）和原子层沉积（ALD）。

常见CVD包括以下三种

1.APCVD

常压化学气相沉积（AP-CVD），是指在大气压及400~800℃下温度进行反应，用于制备单晶硅、多晶硅、二氧化硅、掺杂SiO2等薄膜。

2.LPCVD

低压化学气相沉积（LP-CVD），是指用于90nm以上工艺中SiO2和PSG/BPSG、氮氧化硅、多晶硅、Si3N4等薄膜制备。

3.PECVD

等离子增强化学气相沉积（PE-CVD），是用于28~90nm工艺中沉积介质绝缘层和半导体材料的主流工艺设备。其优点是沉积温度更低、薄膜纯度和密度更高，沉积速率更快，适用于大多数主流介质薄膜。

相比传统的AP-CVD、LP-CVD设备，PE-CVD设备已成为芯片制造薄膜沉积工艺中运用最广泛的设备类型。

三、化学气相沉积（CVD）工艺的原理与过程是怎么样的？

A.CVD工艺的基本原理

CVD工艺的核心是气态前驱体的化学反应。前驱体气体被引入反应腔，在高温或等离子体激发的条件下发生分解反应，将所需的材料原子沉积到基片表面。具体来说，CVD工艺涉及以下几个关键过程：

前驱体分解：气态前驱体在高温或等离子体环境中分解，产生活性成分。

基片表面吸附：分解产生的原子或分子吸附到基片表面并在表面上扩散，寻找成核位点。

成核与生长：吸附的物质开始在基片表面成核，并逐渐生长形成连续薄膜。

CVD的关键在于反应物与基片之间的物理化学相互作用，沉积速率、薄膜的结构和厚度可以通过调控温度、气压、反应气体的流速等参数来控制。

B.CVD工艺的关键步骤

前驱体的选择与配比：前驱体的选择直接影响薄膜的纯度和性质。常用的前驱体包括硅烷（用于沉积硅膜）、氮化硼（用于氮化物薄膜）等。前驱体的配比和流量也会影响反应速率和薄膜的生长速率。

反应气体的传输与基片上的成核：气体的均匀传输是CVD工艺中重要的一环。通常通过调节气体流速和反应腔压力来确保气体在基片表面均匀分布。成核过程依赖于温度和基片表面的性质，温度过低会导致成核不均匀，而温度过高可能导致表面颗粒生长。

生长阶段的参数控制：在薄膜生长阶段，温度、气压和时间是关键控制参数。温度和压力决定反应的速率和薄膜的致密度，而沉积时间决定薄膜的厚度。

C.不同CVD工艺类型的应用

低压CVD（LPCVD）：适用于制造高质量薄膜，尤其是均匀性要求高的半导体薄膜。由于反应在低压下进行，反应物在基片表面扩散更加均匀，从而提高薄膜质量。

等离子增强CVD（PECVD）：适用于低温沉积，尤其在热敏感材料或器件上。通过引入等离子体，可以在较低的温度下实现薄膜沉积，适合制备氧化硅、氮化硅等薄膜。

金属有机CVD（MOCVD）：主要用于化合物半导体的制备。MOCVD技术能够精确控制化学成分和层厚，广泛用于LED和光电器件的制备。

四、化学气相沉积CVD设备有哪些？

1、PECVD等离子体增加化学气相沉积

PECVD等离子体增强化学气相沉积设备主要用于在洁净真空环境下进行氮化硅和氧化硅的薄膜生长；采用单频或双频等离子增强型化学气相沉积技术，是沉积高质量的氮化硅、氧化硅等薄膜的理想工艺设备。

2、HFCVD热丝化学气相沉积设备

研发设计制造了热丝CVD金刚石设备，分为实验型设备和生产型设备两类。

设备主要用于微米晶和纳米晶金刚石薄膜的研发和生产。

3、LPCVD低压化学气相沉积设备

是在低压高温的条件下，通过化学反应气相外延的方法在衬底上沉积各种功能薄膜（主要是Si3N4、SiO2及Poly硅薄膜）。可用于科学研究、实践教学、小型器件制造。

4、MOCVD金属有机物化学气相沉积

可用于GaN、ZnO等的外延生长。

五、半导体设备配件常用的PFA产品

1、PFA管，PFA管常见规格：

1/8英寸（1.6*3.2mm）、1/4英寸（3.96*6.35mm）、3/8英寸（6.35*9.525mm）、

1/2英寸（9.5*12.7mm）、3/4英寸（15.88*19.05mm）、1英寸（22.2*25.4mm）。

2、PFA接头，PFA焊接接头，PFA入珠接头，PFA扩口接头，三氟莱常见规格：包括1/8英寸、1/4英寸、3/8英寸、1/2英寸、3/4英寸和1英寸‌。

3、PFA阀门，常见规格：通常为1寸以下英制尺寸，如1/4寸、3/8寸、1/2寸、3/4寸、1寸。

4、PFA注塑件

5、PTFE车削件

三氟莱，高纯氟塑料制品生产厂家，半导体工厂高纯PFA管供应商。

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