化学气相沉积（CVD）是一种 "自下而上 "的制造技术，用于在基底上制造高纯度、高性能的薄膜和涂层。该工艺包括将气态或液态前驱体引入反应室，在受控的热量和真空条件下，前驱体发生分解或反应，形成固态材料，并逐个原子沉积到目标表面。这种方法因其精度高、无需液相处理即可形成均匀耐用的涂层而被广泛应用于从微电子到生物医学设备等各个行业。
要点说明：
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核心机制
- CVD 的工作原理是将基底置于反应室中的挥发性前驱体中。这些前驱体受热后会发生热分解或化学反应，从而在表面沉积出固体材料。
- 例如硅烷（SiH₄）与氧气在高温下发生反应可形成二氧化硅涂层。
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工艺阶段
工作流程包括四个关键阶段：- 前驱体引入:气态反应物（如金属卤化物、碳氢化合物）以可控流速注入反应室。
- 热活化:加热反应室（通常加热到 500-1200°C），使前驱体键断裂。例如，甲烷（CH₄）在约 1000°C 的温度下分解，形成类金刚石碳涂层。
- 表面沉积:反应物吸附在基底上，形成原子/分子层。化学气相沉积 化学气相沉积 工艺可确保逐层生长。
- 副产品去除:未反应的气体和反应副产物（如金属 CVD 中的 HCl）通过真空泵排出。
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环境控制
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在真空（通常为 0.1-100 托）条件下进行，目的是
- 加强前驱体向基底的扩散
- 尽量减少不必要的气相反应
- 提高薄膜的均匀性（对半导体晶片至关重要）。
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在真空（通常为 0.1-100 托）条件下进行，目的是
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材料多样性
CVD 可以沉积- 金属 (例如，用于芯片互连的钨）
- 陶瓷 (如用于耐磨涂层的氧化铝）
- 聚合物 (如用于医疗设备封装的聚对二甲苯）。
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工业应用
主要用途利用 CVD 的精确性和可扩展性：- 电子:CPU 中的晶体管门使用原子层 CVD 实现 5 纳米以下的特征。
- 能源:太阳能电池采用透明导电氧化物，如 ITO。
- 生物医学:牙科植入物上的羟基磷灰石涂层可增强骨结合。
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与替代品相比的优势
- 适形性:比物理气相沉积（PVD）更能覆盖复杂的几何形状。
- 纯度:与溶胶-凝胶法相比，可生成密度更高的薄膜。
- 可扩展性:批量加工适合大批量生产（如智能手机屏幕）。
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新兴创新
- 等离子体增强 CVD (PECVD):可降低热敏塑料的沉积温度（<300°C）。
- 原子层沉积 (ALD):一种可实现先进芯片单层控制的 CVD 变体。
这项技术能够在原子尺度上设计表面，因此在现代制造业中不可或缺--从为您的手机提供动力的微芯片到延长植入物寿命的涂层。
总表：
| 关键方面 | 详细信息 |
|---|---|
| 核心机制 | 气态前驱体受热分解/反应，在基底上沉积原子。 |
| 工艺阶段 | 1.前驱体引入 2.热激活 3.表面沉积 4.副产品去除 |
| 环境控制 | 在真空（0.1-100 托）条件下运行，以确保薄膜均匀生长。 |
| 材料多样性 | 可沉积金属（如钨）、陶瓷（如氧化铝）和聚合物。 |
| 主要优势 | 与 PVD 或溶胶-凝胶法相比，具有卓越的一致性、高纯度和可扩展性。 |
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