半导体先进制程中常见的CVD机台类型 | 斯凯瑞光电

化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）是一种广泛应用于半导体领域，用于制备薄膜的技术。CVD技术能够沉积多种材料，如绝缘材料、半导体材料以及导电材料。根据不同材料的制造需求，需要使用不同类型的CVD机台，比如：PECVD（等离子增强化学气相沉积）、LPCVD（低压化学气相沉积）、APCVD（大气压化学气相沉积）等。

• 等离子体增强化学气相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD）是一种通过等离子体来催化和加速基底表面的化学反应的技术。在PECVD过程中，通常在反应室中引入射频（RF）电场，该电场能够使气体分子或原子发生电离，生成等离子体。等离子体的存在显著提高了化学反应的效率，使得沉积过程可以在较低的温度范围内进行，一般介于300至400摄氏度。这比传统的化学气相沉积技术所需的温度低得多，后者通常需要达到几百至一千摄氏度。PECVD的这一特性是一个显著优势，因为它使得在对热敏感的材料上沉积薄膜成为可能。

• 低压化学气相沉积技术（Low-Pressure Chemical Vapor Deposition，简称LPCVD）是在较低压力条件下进行的，一般压力范围在几百帕到几千帕之间。与在大气压下操作的化学气相沉积（Atmospheric Pressure CVD，简称APCVD）相比，LPCVD的低压环境减少了气体分子间的碰撞和散射，这有助于提升沉积速率和薄膜的一致性。LPCVD通常在较高的温度下操作，温度范围大约在500至800摄氏度，这种高温环境有助于加快化学反应的速度，进而提高薄膜的沉积效率。此外，LPCVD通常采用批量处理方式，即一次可以同时处理多片硅片。这种批量处理的能力取决于反应炉的体积和设计，可能一次能够处理从25片到50片，甚至100片或更多的硅片。这种批量处理能力对于提高生产效率和降低成本具有重要意义。

• 大气压化学气相沉积技术（Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition，简称APCVD）是在接近标准大气压的条件下进行的一种沉积过程。与低压化学气相沉积（Low-Pressure Chemical Vapor Deposition，简称LPCVD）相比，APCVD的操作更为简便，因为它不需要复杂的真空系统来维持低压力环境。尽管在大气压下，气体分子之间的碰撞和散射更为频繁，这可能会影响到薄膜的均匀性，但APCVD仍然具有其独特的优势。

• APCVD通常在较高的温度范围内进行，温度通常在几百到一千摄氏度之间。虽然在精度和均匀性方面，APCVD可能无法与LPCVD或其他CVD技术相媲美，但它在许多应用场景中仍能提供足够高质量的薄膜。例如，APCVD经常被用于沉积硅酸盐玻璃材料，如磷硅酸盐玻璃（PSG）和多晶硅，这些应用证明了APCVD在特定条件下的实用性和有效性。

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• 金属有机化学气相沉积技术（Metal Organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD）是半导体工艺中的一项关键薄膜沉积手段。该技术特别适用于生产多种半导体材料，尤其是III-V族化合物半导体，包括氮化镓（GaN）、磷化铝（AlP）、磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）等。MOCVD的独特之处在于其采用有机金属源作为反应的起始材料，这些化合物在反应室内经过热分解，释放金属元素，并在衬底表面重新组合生成所需的半导体薄膜。这一过程不仅提高了材料的纯度和质量，还允许对薄膜的化学成分和物理结构进行精确控制。

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• 原子层沉积技术（Atomic Layer Deposition，简称ALD）依赖于一种独特的自限制化学反应机制。在这一机制中，反应前体与基底表面上的活性位点发生反应，精确地形成一个单层原子。当基底上的所有活性位点均被消耗后，反应自动终止，因此，无论反应物的供应量或反应持续时间如何，每个ALD循环仅能沉积一层原子。这种自限制特性确保了薄膜的均匀性和一致性，生产出具有高度一致性、低缺陷密度和优异界面特性的薄膜。这些特性使得ALD成为制造对薄膜质量要求极高的应用的理想选择，例如半导体器件中的栅介电层、超薄二氧化硅膜等。通过ALD技术，可以实现对薄膜厚度和成分的精确控制，满足先进半导体制程中对材料性能的严苛要求。

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