[拼音]：huaxue qixiang dianji gongyi

[外文]：chemical vapor deposition

用气态反应原料在固态基体表面反应并淀积成固体薄层或薄膜的工艺过程，类似于汽相外延工艺（见外延生长）。60年代，随着集成电路平面技术的发展，化学汽相淀积工艺受到重视而得到迅速发展。当时主要是常压下的化学汽相淀积，称为常压化学汽相淀积工艺。70年代后期，低压化学汽相淀积工艺取得显著进展，在集成电路制造工艺中发挥了更大的作用。在应用低压化学汽相工艺的同时，等离子化学汽相淀积工艺和金属有机化学汽相淀积工艺也得到迅速发展。

化学汽相淀积工艺常用于制造导电薄膜（如多晶硅、非晶硅）或绝缘薄膜(如氧化硅、氮化硅和磷硅玻璃等)。这些薄膜经过光刻和腐蚀，可形成各种电路图案，与其他工艺相配合即可构成集成电路。常见的淀积薄膜的化学反应式如下：

SiH₄─→Si(多晶硅或非晶硅)+2H₂

SiH₄+4N₂O─→SiO₂+2H₂O+4N₂

SiH₄+2O₂─→SiO₂+2H₂O

3SiH₄+4NH₃─→Si₃N₄+12H₂

3SiH₂Cl₂+10NH₃─→Si₃N₄+6NH₄Cl+6H₂

SiH₄+2xPH₃+2(2x+1)O₂─→SiO₂·xP₂O₅(磷硅玻璃)+(3x+2)H₂O

化学汽相淀积工艺还可用于其他方面，如制造超导薄膜材料铌锗合金(Nb₃Ge)、光学掩模材料氧化铁、光纤芯材锗硅玻璃(SiO₂·xGeO₂)，以及装饰性薄膜氮化钛等。3NbCl₄+GeCl₄+8H₂─→Nb₃Ge+16HCl4Fe(CO)₅+3O₂─→2Fe₂O₃+20CO

与物理汽相淀积薄膜工艺（如蒸发、溅射、离子镀等）相比，化学汽相淀积具有设备简单和成本低的优点，化学汽相淀积工艺，也可用于制造体材料，例如，高纯三氯硅烷用氢还原，在加热的硅棒上不断淀积出硅，使硅棒变粗，形成棒状高纯硅锭，成为制备半导体硅单晶的原料。

常压化学汽相淀积

图1a是高频感应加热的常压化学汽相淀积装置，感应受热基座通常用石墨制成，在基座上放置片状的衬底。例如，以单晶硅片为衬底，在硅片上淀积氧化硅、氮化硅、多晶硅或磷硅玻璃等薄膜。图1b是电阻平台加热的多喷头常压化学汽相淀积装置，用硅烷、磷烷或氧为原料，以氮气释稀，在400℃左右淀积氧化硅或磷硅玻璃。连续传送装置可以提高产量并改善均匀性。

低压化学汽相淀积

图2是低压化学汽相淀积装置原理，采用管式电阻炉加热，在炉内以直立式密集装片。片的平面垂直于气流方向。由于在低压（约50帕）下工作，气体分子的平均自由程比常压下增加1000多倍以上，扩散过程加快，片与片之间的距离约几毫米。因此，每一个装片架上可以放100～200个片子，产量比常压法增加十多倍。这种工艺在半导体器件制造过程中，可淀积多种薄膜，应用很广。

等离子化学汽相淀积

利用高频电场使低压下的气体产生辉光放电，形成非平衡等离子体，其中能量较高的电子撞击反应气体分子，促使反应在较低温度下进行，淀积成薄膜（图3）。这种工艺主要用于制备集成电路或其他半导体芯片表面钝化保护层，以提高器件可靠性和稳定性。

金属有机化学汽相淀积

以金属有机化合物为原料，淀积成多层金属化合物薄层或薄膜，主要用于化合物半导体的汽相外延层生长，以制造微波和光通信器件。例如，三甲基镓和砷烷在氢气中反应，可以在砷化镓单晶衬底或氧化铝单晶衬底上形成新的砷化镓外延薄层。以三乙基锢、三乙基铝、三甲基镓、以及磷烷、砷烷为原料，可以生成GaAlAs、GaInAsP和GaInAs等多种外延材料。利用多层外延结构材料，可以制造半导体激光器等。

参考书目

1. Donald T.Hawkins ed.，Chemical Vapor Deposition1960～1980， IFI/Plenum Data Co.，New York，1981.