宽禁带半导体金刚石(4)

宽禁带半导体金刚石

宽禁带半导体金刚石

对于低温低压生长金刚石薄膜国外已进行多年研究。 到目前为止，主要有物理气相沉积和化学汽相沉积法(CVD)两种，但CVD法目前应用最为广泛。其主要的生长技术有: 热丝法(HFCVD)、 基于热丝法的电子辅助CVD法(EACVD)、氧炔焰法、卤素辅助CVD法、直流辉光等离子体法(低压、中

压、直流电弧等离子体和等离子体喷射法)、射频等离子体法(低压射频辉光放电、热射频等离子体)、微波等离子体法(MPCVD)、电子回旋共振微波等离子体法(ECR-MPCVD)等。表2对各种CVD法的进行了详细的比较。

表2 主要的CVD金刚石沉积方法比较

质

方 法

衬底温度/℃

热区温度/℃

源气体

流量 /sccm

速率 /μm h-1

面积 /cm2

量评价

600～1400

3000～3200

C2H2O2 可加H2 CH4,H2 可加O2 CH4,H2可加O2 CH4,H2可加O2

1000～5000

简单,高速

30～200

0.5～3

+++

率，可同质外延 简单,大

100～1000

0.3～10

5～900

+++

积,3-D物体沉积

100～500

<0.1

70

-/+

简单,大面积 高速率,优

100～500

20～250

<2

+++

质，高碳转化率

有污染，等离

800～1100

CH4,H2可加O2

3000～70000

最高速率,

20～1000

2～3

+++

优良的质量

子体不稳定，高功率, 装置贵,不均匀，膜结合差

射频(低压)

700～1200

均匀,速度

<1500

CH4,H2

100～200

<0.1

100

-

和质量随功率增加

>5000

CH4,H2

80000～100000

CH4,H2，O2,CO CH4,H2，O2,CO

80(低

100～1000

0.5～30

压), 5(高压)

5～100

0.1

>100

-/+ +++

30～180

2～3

+++

速率高,质量高 质量好，稳定, 附着力好 面积大

质量低，速率低, 有污染 面积小，不稳定，高功率, 膜结合差 速率低, 面积小, 难以3D沉积 速率低,质量低.有污染 面积小 面积小, 不均匀,有污染 灯丝不稳定,速率较低,不均匀 质量低, 速率低

优 点

缺 点

氧缺焰

HFCVD

3000～1000 600～1100 600～1100

1600～1900

DC放电（低压） DC放电（中压）

<1400

>6000

直流喷射 >5000

射频

700～1200

MPCVD

300～1200 300～1200

>2500

ECR-MPCVD

>2500

46 IT Age/Jul. 15, 2004