[科普中国]-气相电解沉积

化学气相沉积是通过气相物质在工件表面上进行化学反应，反应生成物在工件表面形成固态膜层的工艺方法。它采用含有成膜元素的物质达到沉积单晶、多晶或非晶的薄膜，应用于微电子、光电子等行业。1

在电解液中通过电解来沉积出各种分形结构，是人们很感兴趣的实验研究之一。这种方法不仅设备简单，实验参数容易控制，对不同的电解液一般都能获得形态各异的分形结构，更为重要的是可以直接观察分形生长的每一个细微过程，用相机或摄像机拍摄下分形生长的全过程。

类型举例化学气相沉积通常需要在较高的温度下进行，对于一些膜的制备就要受到限制。因此，人们常在反应室内采用一些物理手段来激活化学反应，使反应能在较低温度下快速进行。

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)技术是通过化学反应的方式，利用等离子能源，在反应器内使气态或蒸气状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。

等离子体是在低真空条件下，利用直流电压、交流电压、射频、微波或电子回旋共振等方法实现气体辉光放电在沉积反应器中形成的。由于等离子体中正离子、电子和中性反应分子相互碰撞，可以大大降低沉积温度。PECVD通常用于淀积绝缘层，用射频方式产生等离子体。离子的轰击为次生物质提供能量，使之能在较低的温度下在硅片上发生化学反应形成薄膜沉积。例如使用PECVD法在P型硅片上沉积氮化硅(SiNx)薄膜。此外，PECVD法在硅通孔(through-silicon-via，简称TSV)领域也得到广泛应用。

激光化学气相沉积(LCVD)LCVD(1aser chemical vapor deposition)是利用激光作为热源，通过激光激活而增强CVD的一种技术。LCVD技术是在局部体积内进行，所以减少了能耗和污染问题。在LCVD中，根据激光种类的不同，反应机理有两种不同的类型，一种是激光光化学反应，另一种为激光热化学反应。

LCVD是一种在化学气相沉积过程中利用激光束的光子能量激发和促进化学反应的薄膜沉积方法。激光作为一种强度高、单色性好和方向性好的光源，在CVD中发挥着热作用和光作用。前者利用激光能量对衬底加热，可以促进衬底表面的化学反应，从而达到化学气相沉积的目的，后者利用高能量光子可以直接促进反应物气体分子的分解。利用激光的上述效应可以实现在衬底表面的选择性沉积，即只在需要沉积的地方才用激光光束照射，就可以获得所需的沉积图形。另外，利用激光辅助CVD沉积技术，可以获得快速非平衡的薄膜，膜层成分灵活，并 能有效地降低CVD过程的衬底温度。如利用激光，在衬底温度为50℃时也可以实现二氧化硅薄膜的沉积。2

电解工艺与任何其他电解沉积过程一样，电解与温度、电解液流量、电解时间以及电解槽电压和电流大小、电解槽结构等因素有关，这些因素又都取决于电解液性质。一般来说，不同的电解过程温度控制范围与解吸方法有关，在常压下得到解吸液电解温度一般控制在45—70℃，而在高温下所得解吸液电解温度可在100℃以上，电压2～7V，电流强度125-200A。

普勃西德特、布兰德焙砂炭浆厂，以去离子水法解吸载金炭的解吸液，在有隔膜电解槽中电解。

电解槽分矩形电解槽和圆形电解槽，各自又有无隔膜电解和有隔膜电解之分。使用最广的是无隔膜矩形电解槽，其结构与常规锥形电解槽相同，只不过用于含金溶液电解的阴极多用钢棒，阳极为不锈钢板。为了保证电解液能够均匀地通过电极而不形成绕流，阳极不锈钢板制成带沟槽形的，为了防止钢棒短路。将阴极置于带孔的聚丙烯塑料容器中。圆形电解槽是以不锈钢(圆筒形不锈钢筛网)作阳极，是以普通钢棒松松地绕在不锈钢管为中心轴的卷筒上，并加上多孔护板而成。

应用微电子技术在半导体器件和集成电路的基本制作流程中有关半导体膜的外延、P-n结扩散元的形成、介质隔离、扩散掩膜和金属膜的沉积等是工艺核心步骤。化学气相沉积在制备这些材料层的过程中逐渐取代了如硅的高温氧化和高温扩散等旧工艺，在现代微电子技术中占主导地位。在超大规模集成电路制作中，化学气相沉积可以用来沉积多晶硅膜、钨膜、铝膜、金属硅化物、氧化硅膜以及氮化硅膜等，这些薄膜材料可以用作栅电极、多层布线的层问绝缘膜、金属布线、电阻以及散热材料等。

超导技术CVD制备超导材料是美国无线电公司(RCA)在20世纪60年代发明的，用化学气相沉积(CVD)生产的Nb3Sn低温超导带材料涂层致密，力学性能好，厚度较易控制，是目前制备高场强小型磁体的最优材料。为提高Nb3Sn的超导性能，人们在掺杂、基带材料、脱氢、热处理以及镀铜(银、铝)稳定等方面做了大量的研究工作，使CVD法成为商品Nb3Sn超导带的主要生产方法之一。

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学