7. 化学气相沉积法（CVD）的各种成膜方法与设备
图7.1 CVD的概念图 2)
PVD是直接让薄膜材料气化形成薄膜，而CVD是使用含有薄膜构成原子的化合物气体作为原料、利用化学反应形成薄膜的方法。根据化学反应的能量来源或是原料气体的不同，可以分为几种方法。CVD的概念图如图7.1所示。表7.1为根据反应形式的分类。
绝大多数情况下，CVD设备的真空排气系统只有粗排气系统。另外，由于原料是气体，关键点是要创造出一个均匀的气流。由于原料气体多具有毒性、易燃性或易爆性，因此必须对气体导入系统和排气处理系统采取极其谨慎的措施。
表7.1 CVD反应形式的分类 2)
7.1 热CVD（Thermal Chemical Vapor Deposition)
这是通过适当的载气将原料气体导入反应容器，使其在高温的基片表面发生化学反应，从而制备所需薄膜的方法。通常使用大气压〜数100Pa的压力。从周围对整个反应容器进行加热来加热基片的热壁法，适合在形状复杂的基片上成膜，但缺点是薄膜也会附着在外壁上。还会采用冷壁法，即降低容器壁的温度，只提高基片温度，使其在基片上进行化学反应。
表7.2中列出了热CVD设备的各种方法。
表7.2 热CVD设备的各种方法 2)
7.2 等离子CVD（Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition）
这是一种将原料气体变成等离子状态，使其产生活性激发分子、自由基和离子来促进化学反应的方法。其特点是能够在比热CVD更低的基片温度条件下制备薄膜，压力为100〜1Pa左右。
等离子的产生方法如表7.3所示。
表7.3 CVD的等离子产生方法 3)
7.3 光CVD (Photochemical Vapor Deposition)
这种CVD使用光作为化学反应的能量，光源采用各种放电管或激光器。当使用红外区域的光时，主要使用热反应。另一方面，当反应使用由光激发特定分子或是切断键而产生的活性种时，需要与化学键的能量相对应的光子能量，并使用紫外线区域的光源。这种情况下，可以在低温条件下成膜。 图7.2为光CVD设备的构成示例。
图7.2 光CVD设备构成示例 2)
7.4 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition)
这是使用具有碳-金属键的有机金属化合物作为原料气体的CVD。其主要用于制备III-V族和II-VI族化合物半导体薄膜。
7.5 ALD (Atomic Layer Deposition)
在ALD方法中，原材料分子吸附在表面，在形成一层后表面化学反应会自行停止。接下来，送入另一种新原料，形成所需的物质，同时解除停止的化学反应。在这个过程中，会形成一层所需的物质层。特点是通过重复该过程，在原子层面逐层间断地形成薄膜。