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概述
光化学气相沉积技术(CVD)是一种用于沉积各种化合物薄膜的广泛应用技术。CVD技术 在半导体工艺中有着广泛的应用,例如在半导体电子器件和太阳能电池等领域。本文将介绍CVD技术的基本原理、类型和在半导体工艺中的具体应用。
基本原理
CVD技术是一种气相反应技术,其中气体中的化合物与特定的表面反应以形成化合物薄膜。该技术是在高温和高压条件下进行的。基于其反应机理,CVD技术可以分为热CVD和光化学CVD两种类型。其中,热CVD主要涉及氧化、氮化、碳化和硅化等化学反应。
光化学CVD是指在光照下进行气相反应的一种特殊形式的CVD。在光化学CVD过程中,化学物质会在光照下形成active species,这些活性物种可与表面反应以形成化合物薄膜。光化学CVD和传统热CVD相比有许多优点,因为它可以在更低的温度下进行反应,从而降低成本和消耗。
类型
根据反应类型和化学组成,CVD技术可分为以下几种类型:
1. 金属有机CVD(MOCVD)
金属有机CVD是一种用于异质结半导体材料沉积的CVD技术。在这种技术中,金属有机化合物和其他辅助气体在高温下反应以形成薄膜。如,原料气体会被导入反应室中,在反应室中充分混合后反应形成质量均一的薄膜。
2. 碳化物CVD
碳化CVD是通过化学气相沉积反应制造碳化薄膜的过程。碳化薄膜有很多应用,包括被用于硬质涂料和提高导电率和磁场下的加工处理等。
3. 二氧化硅CVD
二氧化硅CVD是将硅源分子和氧化源分子反应以形成氧化硅薄膜。它可以通过多种化学反应来实现。这种技术通常受到涉及的反应的文化条件的影响,如反应气体的比例和反应时间等。
应用
CVD技术在半导体工艺中有着广泛的应用,包括以下三种:
1. 太阳能电池
CVD技术可用于生产太阳能电池中关键材料的薄膜。一些经过CVD改良的材料在太阳能电池的工作效率、稳健性和寿命方面已经得到了极大的改善。
在锗碲太阳能电池中,CVD被用于生成位于太阳电池籽层上的磷化锗薄膜。该技术可控制磷向锗晶体中的渗透,从而提高电池的效率和稳定性。
2. 半导体电子器件
CVD也被广泛用于制造各种半导体电子器件,例如场效应晶体管(FET)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在MOSFET的制造中,CVD技术可用于生产薄膜二氧化硅绝缘层,并在其表面上蚀刻出位置。
3. 纳米材料
通过控制CVD的反应条件和原料气体的比例、浓度等可以制造出纳米尺度的材料。例如,CVD技术已经被应用于制造纳米碳管。在制造过程中,通过控制反应条件来控制单壁或多壁碳管的分布形态。
结论
CVD技术是一种被广泛应用于半导体制造领域的技术。它可用于制造各种薄膜和纳米材料,包括在太阳能电池和半导体电子器件制造中的应用。CVD技术的进一步发展将使其在未来的半导体业中占据更为重要的地位。