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大笨猪和聪明羊

荣誉版主 (职业作家)

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[交流] 【请教】化学气相沉积和热蒸发法的区别是什么？

看文献里制备ZnO纳米线，不管是热蒸发还是CVD，都是整一个水平管式炉，陶瓷舟里一边放前躯体一边放Si片，最终都是在Si片上长出ZnO纳米线。

难道二者是同一种方法？

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大步向前

1楼 2009-05-26 14:59:39

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郭立强

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1 真空蒸发沉积:
真空蒸发是制备纳米薄膜的一种物理方法。该方法通常将真空室的本底真空优于10-2Pa，然后采用加热的方法将被蒸发物质蒸发后沉积在光滑的基片上，得到相应的纳米薄膜。真空蒸发沉积具有材料纯度高、结晶好、粒度可控的特点，但技术条件高。主要的蒸发源有：电阻加热蒸发、高频感应加热蒸发、辐射加热蒸发、离子束加热蒸发等。
由于加热的方式不断改进，一些加热的方式已不多见，其中，离子束加热蒸发较具代表性。因采用离子束集中轰击膜料的一部分并将其加热的方法，使之具有了很多优点，比如：能量高度集中，使膜料的局部表面获得很高的温度；能够准确而方便地控制蒸发温度；有较大的温度调节范围。
2 化学气相沉积
以能量（热能、射频、等离子体等）激化气体反应先趋物而使其发生化学反应，并在被沉积的基底表面上形成致密、均匀、稳定的固体薄膜的一种化学薄膜成长技术。几乎所有半导体元件所需要的薄膜，不论是导电层、半导体层、或是介电层，都可以借化学气相沉积方法制得。是当今超大规模集成电路制造中的一种主要的薄膜成长技术，而且随着集成电路中元件集成度的不断提高，化学气相沉积在微电子材料制程中的作用越来越重要。在先进的ULSI制程中，除了某些金属材料因特殊原因还使用溅镀法以外，几乎所有的其他薄膜材料均使用化学气相沉积方法制备。
化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。从理论上来说，它是很简单的：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。淀积氮化硅膜(Si3N4)就是一个很好的例子，它是由硅烷和氮反应形成的。
然而，实际上，反应室中的反应是很复杂的，有很多必须考虑的因素，沉积参数的变化范围是很宽的：反应室内的压力、晶片的温度、气体的流动速率、气体通过晶片的路程(如图所示)、气体的化学成份、一种气体相对于另一种气体的比率、反应的中间产品起的作用、以及是否需要其它反应室外的外部能量来源加速或诱发想得到的反应等。额外能量来源诸如等离子体能量，当然会产生一整套新变数，如离子与中性气流的比率，离子能和晶片上的射频偏压等。　　然后，考虑沉积薄膜中的变数：如在整个晶片内厚度的均匀性和在图形上的覆盖特性(后者指跨图形台阶的覆盖)，薄膜的化学配比(化学成份和分布状态)，结晶晶向和缺陷密度等。当然，沉积速率也是一个重要的因素，因为它决定着反应室的产出量，高的沉积速率常常要和薄膜的高质量折中考虑。反应生成的膜不仅会沉积在晶片上，也会沉积在反应室的其他部件上，对反应室进行清洗的次数和彻底程度也是很重要的。　　化学家和物理学家花了很多时间来考虑怎样才能得到高质量的沉积薄膜。他们已得到的结论认为：在晶片表面的化学反应首先应是形成“成核点”，然后从这些“成核点”处生长得到薄膜，这样淀积出来的薄膜质量较好。另一种结论认为，在反应室内的某处形成反应的中间产物，这一中间产物滴落在晶片上后再从这一中间产物上淀积成薄膜，这种薄膜常常是一种劣质薄膜。