化学气相沉积（CVD）工艺如何分类？CVD方法与选择指南

化学气相沉积（CVD）工艺主要基于用于引发化学反应的激活源进行分类。根据此标准定义的两种基本类型是热激活CVD和等离子体增强CVD。

核心要点：虽然CVD可以按压力或前驱体状态分类，但最关键的区别在于如何施加能量来驱动反应。这种选择决定了加工温度，并最终决定了哪些基板材料可以在不损坏的情况下安全使用。

按激活源分类

这是主要的分类方法。它根据提供断裂化学键所需能量的方式来区分工艺。

热激活CVD

这是传统方法，利用高温驱动化学反应。热能激活前驱体气体，使其反应并在基板上沉积薄膜。

等离子体增强CVD（PECVD）

在此类别中，利用电能产生等离子体（部分电离的气体）。等离子体中的高能电子激活前驱体气体，从而可以在远低于热方法的温度下进行沉积过程。

按操作条件分类

除了能源之外，行业专业人士通常还会根据压力环境对CVD进行分类，因为这会严重影响薄膜的均匀性和沉积速率。

常压CVD（APCVD）

这些工艺在正常大气压下运行。它们不需要复杂的真空系统，可以实现高沉积速率和更简单的设备设置。

低压CVD（LPCVD）

在亚大气压下运行可减少不希望的气相反应。与大气压工艺相比，这通常能获得均匀性和台阶覆盖性更好的薄膜。

超高真空CVD（UHVCVD）

这些工艺在极低压力下（通常低于10⁻⁶ Pa）进行。这用于需要高纯度和精确控制薄膜分子生长特种应用。

其他分类参数

存在次要分类，用于描述特定的硬件配置或所用化学品的物理状态。

蒸汽的物理特性

工艺有时根据前驱体如何输送来命名。气溶胶辅助CVD（AACVD）使用气溶胶雾，而直接液体注入CVD（DLICVD）将液体前驱体直接引入汽化室。

基板加热方法

分类还取决于加热腔室的哪个部分。热壁CVD加热整个腔室（和基板），而冷壁CVD仅加热基板，使腔室壁保持低温以减少污染。

理解权衡

选择CVD类别涉及在热预算与薄膜质量之间进行平衡。

温度与基板完整性

热激活CVD通常可产生致密、高质量的薄膜，但需要高温，这可能导致敏感基板熔化或损坏。PECVD解决了加热问题，但可能引入等离子体损伤或不同的薄膜化学计量比。

速率与均匀性

APCVD速度快，但在大晶圆上的均匀性方面存在挑战。LPCVD牺牲了沉积速度，并且需要昂贵的真空泵来实现现代微电子所需的卓越均匀性。

为您的目标做出正确选择

要选择正确的CVD工艺，您必须优先考虑项目的限制因素。

• 如果您的主要关注点是保护对温度敏感的基板：选择等离子体增强CVD（PECVD），在不超出底层材料热预算的情况下沉积薄膜。
• 如果您的主要关注点是薄膜纯度和均匀的台阶覆盖性：选择低压CVD（LPCVD），因为真空环境可最大限度地减少污染和气相反应。
• 如果您的主要关注点是高速沉积和简单的工具：选择常压CVD（APCVD），用于对吞吐量而不是超高精度有要求的稳健涂层应用。

成功的CVD实施需要将激活能源与器件架构的热容差相匹配。

摘要表：

类别类型	工艺类型	关键特征
激活源	热CVD、PECVD	定义反应能量和温度限制
操作压力	APCVD、LPCVD、UHVCVD	影响薄膜均匀性和沉积速率
蒸汽输送	AACVD、DLICVD	决定前驱体如何进入腔室
加热方法	热壁、冷壁	影响污染水平和腔室设计

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