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熱絲CVD，又名催化化學(xué)氣相沉積,。其英文名稱有：Catalytic-CVD(Cat-CVD),，Hot-wire CVD(HWCVD)，Hot Filament CVD(HoFCVD),。其鍍膜的基本原理如圖1（a）所示：在一個(gè)真空腔體中有一些直流電加熱的特種金屬絲,，加熱絲的溫度維持在一定溫度（1700-2000℃，或者其它溫度范圍,，根據(jù)鍍膜的材料特性要求調(diào)節(jié)）,；通入反應(yīng)氣體（SiH4、H2等）,；反應(yīng)氣體與高溫金屬絲碰撞,，發(fā)生催化裂解，生成多種具有強(qiáng)烈活性的“不帶電”的基團(tuán)（Si,、H,、SixHy等）；這些活性基團(tuán)從熱絲表面隨機(jī)向四周發(fā)射,；“落到”襯底上（如加熱到200℃左右的硅片）,；在襯底表面反應(yīng)生成薄膜。
目前已經(jīng)獲得較好性能的應(yīng)用如下表所示：
行業(yè) | 具體應(yīng)用實(shí)例 | 結(jié)果 | 產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀 |
集成電路 | 1) 用于超小型MOS晶體管的柵側(cè)壁和絕緣體. | 1) 由于SiNx中H含量較低,，MOS晶體管的壽命延長了2個(gè)數(shù)量級(jí),。 | 尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn) |
化合物半導(dǎo)體器件 | 1) GaN、GaAs等超高頻晶體管的鈍化. | 1) 通過減少鈍化層以下的表面損傷來提高GaN或GaAs晶體管的截止頻率和可用功率,。 | 1) 和 2) 都實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用. |
2) 用于光通信的激光器鈍化 | 2) 通過減少損傷增加能量和壽命 | ||
顯示器 | 1) a-Si TFT (非晶硅薄膜晶體管), | 1) 具有較大的開關(guān)比,，可實(shí)現(xiàn)低關(guān)斷電流和高穩(wěn)定性。 | 1) 尚未產(chǎn)業(yè)化 |
2) 沉積態(tài)的薄膜晶體管. | 2) 遷移率超過40cm2/Vs,。 | 2) 尚未產(chǎn)業(yè)化 | |
3)有機(jī)電致發(fā)光器件上的氣體阻擋膜. | 3) OLED壽命超過15,000小時(shí),。 | 3) 尚未產(chǎn)業(yè)化 | |
4) 復(fù)印機(jī)用感光鼓 | 4) 氣體利用效率高,，高速沉積。 | 4) 小規(guī)模生產(chǎn) | |
太陽電池 | 1) 薄膜太陽能電池. | 1) HWCVD的沉積速率快,，氣體利用率比PECVD高一個(gè)量級(jí). | 1) 尚未產(chǎn)業(yè)化 |
2) 晶體硅太陽電池中的鈍化層和減反射層. | 2) 用HWCVD鍍的膜具有極低的表面復(fù)合速率 velocity <0.2 cm/s . | 2) 尚未產(chǎn)業(yè)化 | |
3) 非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池 | 3) 無等離子體損傷,、氣體利用率高 | 3) 大規(guī)模批量生產(chǎn) | |
機(jī)械工程 | 1) 汽車用鍍金屬鍍層的替代涂裝方法。 | 1) 混合動(dòng)力轎車采用HWCVD鍍膜后,，鍍層壽命比傳統(tǒng)鍍金屬提高1個(gè)數(shù)量級(jí),。 | 1) 技術(shù)開發(fā)中 |
2) 在剃須刀上涂上涂層。 | 2)在不犧牲銳度的情況下,，制造出低摩擦表面,。 | 2) 高檔剃須刀已產(chǎn)業(yè)化 | |
其他應(yīng)用 | 1) 去除光刻膠。 | 1) 用HWCVD法去除經(jīng)高劑量離子注入后的光刻膠,，且不會(huì)有任何殘留,。 | 1) 相關(guān)設(shè)備已制造。 |
2) 表面清潔,。 | 2) 清潔遠(yuǎn)紫外光刻的反射鏡表面 | 2) 在遠(yuǎn)紫外光刻設(shè)備中應(yīng)用. | |
3) 改善噴墨或絲網(wǎng)印刷金屬線的電阻率,。 | 3) 用HWCVD進(jìn)行氫處理可以在室溫下形成低電阻率的Cu或Ag金屬線。 | 3)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)中 | |
4) HWCVD法實(shí)現(xiàn)在c-Si中的低溫P或B摻雜 | 4) 通過熱絲裂解PH3或B2H6,，可以在80℃條件下將P或B原子摻雜到c-Si中,。 | 4)研究起步 |
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