CVD的案例
流量控制器在半導(dǎo)體加工工藝化學(xué)氣相沉積（CVD）的應(yīng)用
薄膜制備工藝按照其成膜方法可分為兩大類：物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積（CVD），其中CVD工藝設(shè)備占比更高。
化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition 簡稱CVD) 是利用氣態(tài)或蒸汽態(tài)的物質(zhì)在氣相或氣固界面上發(fā)生反應(yīng)生成固態(tài)沉積物的過程。
化學(xué)氣相沉積過程分為三個重要階段：反應(yīng)氣體向基體表面擴散、反應(yīng)氣體吸附于基體表面、在基體表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)沉積物及產(chǎn)生的氣相副產(chǎn)物脫離基體表面。最常見的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)有:熱分解反應(yīng)、化學(xué)合成反應(yīng)和化學(xué)傳輸反應(yīng)等。
在半導(dǎo)體CVD工藝中，通常會使用一種或多種前體氣體，這些氣體在反應(yīng)室中通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生固態(tài)薄膜材料，然后沉積在半導(dǎo)體晶片表面。CVD工藝可以通過熱CVD、等離子CVD、金屬有機CVD等不同的方式來實現(xiàn)。
其中常見的氣體包括：二氧化硅前體氣體（如二氧化硅醚、氯硅烷）、氮氣、氨氣、硅源氣體（如三甲基硅烷、三氯硅烷）、氫氣等。對于不同的前體氣體，需要能夠精確地控制其流量，以確保反應(yīng)的準確性和穩(wěn)定性。
比如：在典型的 MOCVD 設(shè)置中，位于單獨溶液室中的液態(tài)金屬有機前驅(qū)體根據(jù)需要進行溫和加熱，噴射或鼓泡以溶解前驅(qū)體氣體，并通過高純度載氣（通常是氮氣或氫氣）通過流量控制器輸送到 MOCVD 反應(yīng)器中。受控閃蒸器。該輸送管線的溫度受到精確控制，以避免前體在引入 MOCVD 反應(yīng)器之前發(fā)生冷凝或過早反應(yīng)。前驅(qū)體與高純度反應(yīng)氣體一起流過特殊的孔口歧管，該孔口歧管旨在在加熱的基材上提供均勻的沉積和厚度。
展開 Mater.綜述：傳統(tǒng)玻璃表面上的石墨烯CVD生長方法和機理
【前言】
金屬表面上的化學(xué)氣相沉積（CVD）被認為是獲得大面積、高質(zhì)量石墨烯薄膜的最有效方法。為實現(xiàn)石墨烯薄膜的應(yīng)用，需要將石墨烯從從生長的金屬襯底轉(zhuǎn)移至目標襯底（例如，聚（對苯二甲酸乙二醇酯）（PET）、玻璃和SiO2 / Si），此過程耗時費力而且還會嚴重損壞石墨烯的質(zhì)量。而在目標襯底上實現(xiàn)石墨烯的直接生長，可以避免繁瑣的轉(zhuǎn)移過程。在此選擇玻璃作為石墨烯生長襯底，在保證玻璃透明的前提下，賦予傳統(tǒng)玻璃優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。“超級石墨烯玻璃”作為石墨烯和玻璃的完美組合 ，在基礎(chǔ)研究和日常生活應(yīng)用方面都引起了研究人員極大的興趣。本文總結(jié)了玻璃表面上石墨烯的生長方法以及特殊生長機理。生長方法可以歸納為四大類：直接熱CVD生長、熔融床CVD生長、金屬催化輔助生長和等離子體增強生長方法。本文重點討論針對于不同的玻璃襯底，其適用的不同生長方法，帶領(lǐng)讀者全面了解非金屬玻璃襯底上石墨烯的生長近況以及“超級石墨烯玻璃”研究的最新進展。
【成果簡介】
近日，北京大學(xué)劉忠范院士（通訊作者）等人在材料領(lǐng)域頂刊Advanced Materials上發(fā)表了題為“Direct CVD Growth of Graphene on Traditional Glass: Methods and Mechanisms”的綜述。劉院士的團隊希望為大家提供在各種商業(yè)玻璃上CVD法直接生長石墨烯的技術(shù)綜合指南。本文從石墨烯在玻璃上生長的基本過程和挑戰(zhàn)開始，對于軟化點超過1000℃的耐高溫玻璃，如石英或藍寶石玻璃，可以通過碳前體在高溫下的非催化熱分解實現(xiàn)石墨烯的生長。對于普通玻璃，如鈉鈣玻璃，其軟化點遠低于低于石墨烯的生長溫度，則發(fā)展了熔融床CVD技術(shù)。
展開 清華綜述：CVD生長二維材料，可控制備、高質(zhì)量材料及生長機理
該論文對設(shè)計CVD生長系統(tǒng)、提高生長可控性、制備高質(zhì)量二維材料及理解相關(guān)材料制備機理等具有指導(dǎo)意義。
CVD生長化合物二維材料示意圖及其中涉及的關(guān)鍵難題
CVD生長二維材料研究展望
該論文第一作者為清華-伯克利深圳學(xué)院2017級博士生唐磊和2018級博士生譚雋陽，論文作者還包括2019級博士生農(nóng)慧雨。論文通訊作者為成會明院士和劉碧錄副教授。該研究相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金委重大項目、重點國際合作項目、優(yōu)青項目，以及深圳市科創(chuàng)委和工信局等部門的支持。
阿聯(lián)酋長國哈里發(fā)大學(xué)《ACS Nano》金納米復(fù)合隱形眼鏡水凝膠，用于色盲管理
【背景介紹】
色覺缺陷癥（CVD），通常
也
稱為色盲，是一種遺傳性眼疾，限制了患者區(qū)分特定顏色的能力。后者取決于疾病類型及其嚴重程度。它限制了患者可以執(zhí)行的活動或瑣事的范圍。例如，由于顏色識別在這些職業(yè)中至關(guān)重要，因此CVD患者被限制在軍事，航空和某些醫(yī)療領(lǐng)域工作。此外，人眼通過位于眼睛后部的感光錐來感知顏色（圖1a）。感光錐有三種類型，即短（S）錐，中（M）錐和長（L）錐。這些視錐細胞也以它們最敏感的顏色來表示。實際上，藍色，綠色和紅色感光錐分別是指S錐，M錐和L錐。此外，視入射光的波長而定，視錐細胞在不同的水平上被激活，并
且眼睛所感知的顏色是來自三個視錐細胞的信號的組合。
圖
1.色覺不足時的視覺感知。（a）眼睛內(nèi)部的感光細胞和視桿細胞。（b）正常色覺和不同類型的CVD所見的有色材料的圖像。（c）正常，（d）質(zhì)子和（e）氘核的感光細胞在520 nm處的活化百分比。（f）Mie理論模擬了金納米顆粒的吸收光譜隨其直徑的變化。
【背景摘要】
CVD是一種眼先天性疾病，影響8％的男性和0.5％的女性。色覺不足的最普遍形式（色盲）會影響
紅色盲基因
和
綠色盲基因
，并且通常被稱為“紅綠色盲”。由于無法治愈這種疾病，因此CVD患者選擇可穿戴設(shè)備以幫助增強他們的色彩感知能力。CVD患者最常使用的可穿戴設(shè)備是有色玻璃/鏡片。對于使用有機染料的紅綠色CVD患者，這些眼鏡可以濾除有問題的波長（540–580 nm）。然而，很少有研究針對彩色視力不足的隱形眼鏡的制造，并且報道了與其有效性和毒性有關(guān)的幾個問題。在這項研究中，金納米顆粒被集成到
隱形眼鏡材料中，從而形成了針對紅綠
CVD應(yīng)用的納米復(fù)合隱形眼鏡。
阿拉伯聯(lián)合酋長國哈里發(fā)大學(xué)
Ahmed E.
展開 
半導(dǎo)體設(shè)備系列：薄膜生長設(shè)備，國產(chǎn)突破可期
根據(jù)工作原理不同，薄膜沉積生長設(shè)備可分為：物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積（CVD）和外延等類別。
PVD 和 CVD 是主要的薄膜設(shè)備，ALD 是產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢。
在半導(dǎo)體領(lǐng)域，薄膜主要分為絕緣薄膜、金屬薄膜。大部分絕緣薄膜使用CVD，金屬薄膜常用PVD（主要是濺射）。其他常用的鍍膜方式包括ECD、SOD、MOCVD、Epitaxy等。在薄膜設(shè)備整體中，CVD的使用越來越廣泛，基于CVD發(fā)展的ALD更是行業(yè)升級的技術(shù)方向。
CVD：用于沉積介質(zhì)絕緣層、半導(dǎo)體材料、金屬薄膜。
典型的 CVD 流程包括氣體輸入、氣體對流、氣象擴散、表面吸附、表面反應(yīng)、表面脫附及薄膜成核生長。
展開 實例詳解 Ansys Fluent在化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)中的應(yīng)用
鄧瑞英
上海安世亞太公司
化學(xué)氣相沉積技術(shù)（CVD）主要是利用含有薄膜元素的氣相物質(zhì)在襯底表面進行化學(xué)反應(yīng)生成薄膜的方法，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)晶體、晶體薄膜，晶須，多晶/非晶材料膜。化學(xué)氣相沉積技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)中有著比較廣泛的應(yīng)用，例如，非晶硅薄膜太陽能電池中非晶硅材料的制備采用的就是等離子增強型化學(xué)氣相沉積技術(shù)（PECVD），等離子技術(shù)可以促進化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，使得沉積過程能夠在較低的溫度下進行。
在制備薄膜太陽能電池的過程中，非晶硅表面上沉積的薄膜往往存在厚度不均勻的問題。非均勻薄膜對太陽能電池的性能產(chǎn)生極大的影響，因此需要深入探究非晶硅薄膜的沉積過程，解決沉積薄膜的非均勻性問題。而在晶硅薄膜的制備過程中很難通過現(xiàn)場實驗測量的方法獲得薄膜的生長規(guī)律、氣流流動特性、復(fù)雜的氣相和表面化學(xué)反應(yīng)過程，因此需要借助CFD軟件模擬和預(yù)測非晶硅薄膜的沉積過程，獲得薄膜生長規(guī)律，從而解決薄膜的均勻性問題。
案例分析
等離子體化學(xué)氣相沉積（PECVD-- plasma-enhanced chemical vapor deposition）反應(yīng)器主要由宏觀和微觀兩部分組成，如圖2、3所示。宏觀部分：反應(yīng)氣體硅烷（SiH4）和氫氣（H2）進入反應(yīng)器，反應(yīng)器中加有電離場，反應(yīng)氣體在電離的作用下形成SiH3和H。微觀部分：一部分SiH3和H經(jīng)過物理吸附過程重新形成SiH4和H2。
展開 芯片制造的核心工藝：一文看懂薄膜沉積
傳統(tǒng)CVD工藝中，化學(xué)氣體不斷通入真空室內(nèi)，因此沉積過程是連續(xù)的，而在ALD工藝過程中，則是將不同的反應(yīng)前驅(qū)物以氣體脈沖的形式交替送入反應(yīng)室中，并非一個連續(xù)的過程。ALD將物質(zhì)以單原子層的形式一層一層沉積在基底表面，每鍍膜一次/層為一個原子層，鍍膜10次/層約為1nm，因此ALD的缺點在于沉積速率較慢，不適合大規(guī)模生產(chǎn)，在45nm以上等成熟制程中相較LPCVD/PECVD工藝仍不具備成本或者沉積速率優(yōu)勢。
5）溝槽填充類CVD
溝槽填充類CVD主要包括SACVD、HDP-CVD、FCVD等，是專門用于溝槽、孔洞處薄膜填充的設(shè)備。
130-45nm制程：使用HDP-CVD方法用PSG填充金屬前介質(zhì)層、用SiO2填充STI等工藝。HDP-CVD（高密度等離子CVD）是PECVD的一種特殊形式，同時發(fā)生薄膜沉積和濺射，能夠?qū)崿F(xiàn)對溝槽和孔隙自下而上的填充，HDP-CVD沉積的薄膜致密度更高，雜質(zhì)含量更低；
45-14nm：使用SACVD（次常壓CVD）方法實現(xiàn)對STI（淺溝槽隔離）、PMD（金屬前介質(zhì)層）等溝槽的填充或薄膜的沉積。SACVD設(shè)備在次常壓環(huán)境下反應(yīng)，高壓環(huán)境可以減小氣相化學(xué)反應(yīng)材料的分子自由程，通過臭氧在高溫環(huán)境下產(chǎn)生高活性的氧自由基，增加分子間的碰撞，實現(xiàn)優(yōu)越的填孔（Gap Fill）能力；
14nm及以下：采用FCVD（流體CVD）方法完成對細小溝槽的無縫隙填充。FCVD是遠程等離子體沉積技術(shù)，反應(yīng)前驅(qū)物定向引入反應(yīng)腔室，對溝槽實現(xiàn)自下而上的填充，可以滿足14nm以下制程要求的填孔能力。
展開 半導(dǎo)體，我們離開美國制造，能照樣轉(zhuǎn)嗎？
化學(xué)氣相沉積 CVD、刻蝕設(shè)備等也具有較強的優(yōu)勢， 而光刻機、氧化、退火、去膠等其他設(shè)備，日本和荷蘭公司有較大優(yōu)勢，或并不弱于美國公司。
在刻蝕、氧化爐管、清洗等少部分設(shè)備領(lǐng)域，中國公司也有所突破，但與國外公司相比，仍然差距較大。
美國半導(dǎo)體設(shè)備公司優(yōu)勢在于 PVD、 檢測設(shè)備、離子注入機、 CMP 設(shè)備。
美國半導(dǎo)體設(shè)備的可替代性探討
（1）氧化擴散設(shè)備：日本產(chǎn)品占絕大部分份額
氧化、爐管設(shè)備技術(shù)難度稍低，日本日立、東京電子和荷蘭 ASM 較強，占據(jù)了絕大部分的市場份額，因此無需擔(dān)憂缺少美國設(shè)備。
氧化設(shè)備日本領(lǐng)先
國產(chǎn)設(shè)備中，北方華創(chuàng)的氧化爐在 8 寸設(shè)備中可實現(xiàn)國產(chǎn)替代， 65/45nm 等工藝可實現(xiàn)部分國產(chǎn)替代，工藝達到了 28nm。美國應(yīng)用材料公司擁有 50%的市占率，但日本東京電子、日本迪恩士等也擁有較強的實力。
熱處理退火設(shè)備 RTP 美國應(yīng)用材料最強
此外， 亦莊國投 2015 年收購自美國的半導(dǎo)體設(shè)備公司 Mattson 最新研發(fā)的 12 寸退火設(shè)備可對晶圓兩面的溫度分別進行控制，在國際上也具有技術(shù)領(lǐng)先性，目前正在推廣，有望實現(xiàn)國產(chǎn)替代。
（2）化學(xué)表面沉積設(shè)備 CVD：美國日本均較強
美國應(yīng)用材料、日本東京電子和美國 Lam 在 CVD 設(shè)備方面的實力均較強。 CVD 設(shè)備的種類較多，包括 LPCVD、 PECVD 等多種 CVD 設(shè)備， 日本東京電子的 CVD、 ALD設(shè)備，均能夠?qū)崿F(xiàn)對美國的 CVD 設(shè)備的替代。
化學(xué)表面沉積設(shè)備 CVD 美國和日本均較強
國產(chǎn)CVD設(shè)備中北方華創(chuàng)和沈陽拓荊做得最好，北方華創(chuàng)長于LPCVD 和ALD，而沈陽拓荊長于 PECVD。在 65/45nm/等節(jié)點上能實現(xiàn)部分國產(chǎn)替代，達到量產(chǎn)的工藝為28nm，14nm也正在驗證。
展開 常用的數(shù)控刀具牌號,買刀的時候少走彎路
但有些地方可以松動，正角刀片中7度 后角刀片可以裝在5度后角刀桿上
東芝：
T9015：這是最常用的數(shù)控刀具牌號，車一般的碳鋼，耐用性較高，也最劃算，但車小直徑工件的時候粗糙度很爛
NS530：這也是最常用的數(shù)控刀具牌號，車碳鋼，在車小直徑工件的時候同樣的切削速度NS530要比T9015要好的多，T9015耐用性上比NS530要高
YL10.2，K10這兩種感覺差不多，耐磨性比高速鋼好，但比不了硬質(zhì)合金，耐沖擊性比硬質(zhì)合金好，但比不了高速鋼，就我而言車平面槽，碳鋼，某些銅件等一些缺心眼工件的時候特別好用（一般都用類似高速鋼的那種刀條，想磨成什么樣就磨成什么樣）
特固克牌號材質(zhì)說明：
TT1300 CVD涂層，鑄鐵和鋼件高速加工的理想選擇。高耐磨基體上的氧化鋁涂層，適于鑄鐵的粗、精加工。
TT1500 CVD涂層，適于鋼件的高速加工和鑄鐵的中、低速加工。鋼件精加工和鑄鐵精加工時，抗月牙洼和后刀面磨損耐磨性強
TT3500 CVD涂層，適于鋼件的通用車削，在對鋼件的中、粗加工時，體現(xiàn)出良好的耐磨性和韌性。
TT5030 PVC涂層，適于高溫合金的通用車削，越細基體結(jié)構(gòu)，耐麿性好。
TT7220 適用于碳鋼和合金鋼的中粗及中加工。
TT5100 CVD涂層，適于不銹鋼和低碳鋼的通用車削，具有抗崩刃性強，適于粘性材料加工的特性，是加工不銹鋼和低碳鋼的理想產(chǎn)品。
TT7100 CVD涂層，適于鋼件的重型粗加工及斷續(xù)切削，該牌號針對鋼件粗加工有良好的韌性。
TT8020 PVD涂層，適于不銹鋼、特種合金和低碳鋼的中、低速加工。車削系統(tǒng)產(chǎn)品韌性最佳牌號，不銹鋼和特種合金斷續(xù)切削的首選。
展開 使用多物理場仿真研究激光與材料的相互作用
通過使用 COMSOL Multiphysics 軟件來優(yōu)化光束強度、位置和脈沖持續(xù)時間以及沉積材料的流動和濃度，該團隊在理解影響 L-CVD 的各種因素和解決未來增材損傷修復(fù)方面取得了非常大的進展。
L-CVD的速度和溫度場，顯示與前驅(qū)體流動相關(guān)的速度曲線（左）和汽化硅的速度流線（右）。
基于仿真研究激光與材料相互作用的好處
已經(jīng)使用紅外微整形對 NIF 激光器中的大約 13 萬個損傷點進行了修復(fù)，部分是利用研究人員的多物理場仿真結(jié)果進行的優(yōu)化。這使得該項目中的光學(xué)器件得以循環(huán)使用，并大大降低了項目成本。LLNL 的團隊還支持整個實驗室的用于3D 打印的增材制造計劃，這有可能是比修復(fù)損壞的光學(xué)器件具有更深遠意義的應(yīng)用。
本文來自 ：COMSOL 博客
展開 刀具磨損基礎(chǔ)知識介紹
目前的涂層技術(shù)包括：
（1）氮化鈦（TiN）涂層：這是一種通用型PVD和CVD涂層，可以提高刀具的硬度和氧化溫度。
（2）碳氮化鈦（TiCN）涂層：通過在TiN中添加碳元素，提高了涂層的硬度和表面光潔度。
（3）氮鋁鈦（TiAlN）和氮鈦鋁（AlTiN）涂層：氧化鋁（Al2O3）層與這些涂層的復(fù)合應(yīng)用可以提高高溫切削加工的刀具壽命。氧化鋁涂層尤其適合干式切削和近干切削。AlTiN涂層的鋁含量較高，與鈦含量較高的TiAlN涂層相比，具有更高的表面硬度。AlTiN涂層通常用于高速切削加工。
（4）氮化鉻（CrN）涂層：這種涂層具有較好的抗粘結(jié)性能，是對抗積屑瘤的首選解決方案。
（5）金剛石涂層：金剛石涂層可以顯著提高加工非鐵族材料刀具的切削性能，非常適合加工石墨、金屬基復(fù)合材料、高硅鋁合金和其他高磨蝕性材料。但金剛石涂層不適合加工鋼件，因為它與鋼的化學(xué)反應(yīng)會破壞涂層與基體的粘附性能。
近年來，PVD涂層刀具的市場份額有所擴大，其價格也與CVD涂層刀具不相上下。CVD涂層的厚度通常為5－15μm，而PVD涂層的厚度約為2－6μm。在涂覆到刀具基體上時，CVD涂層會產(chǎn)生不受歡迎的拉應(yīng)力；而PVD涂層則有助于對基體形成有益的壓應(yīng)力。較厚的CVD涂層通常會顯著降低刀具切削刃的強度。因此，CVD涂層不能用于要求切削刃非常鋒利的刀具。
在涂層工藝中采用新的合金元素可以改善涂層的粘附性和涂層性能。例如，伊斯卡公司的3PSumoTec處理技術(shù)能提高PVD和CVD兩類涂層的韌性、光滑程度和抗崩刃性能。SumoTec涂層技術(shù)還能減小摩擦，從而降低加工中的能量消耗，同時提高對積屑瘤的抵抗能力。
SumoTec涂層工藝可以減少刀片在CVD涂層后冷卻時因收縮率不同而在刀片表面產(chǎn)生的微裂紋。
展開 
中科大朱彥武團隊《先進功能材料》：三維石墨烯/PDMS復(fù)合薄膜應(yīng)變傳感器兼具高靈敏度和廣應(yīng)變范圍
【總結(jié)與展望】
目前， CVD石墨烯薄膜已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化制備和規(guī)模化轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移到柔性基底（例如PET、PDMS等）上具有一定的柔韌性，在透明導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域具有潛在實用價值，但是難以應(yīng)用于應(yīng)變范圍較大的可拉伸電子器件領(lǐng)域。該工作展示了一種三維石墨烯膜（3D-GFs），轉(zhuǎn)移到柔性基底（PDMS）上以后，使得石墨烯的電機械性能得以大幅改善。研究表明，通過調(diào)節(jié)生長溫度改變?nèi)S石墨烯膜（3D-GFs）的石墨化程度以及缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)三維石墨烯膜（3D-GFs）在彈性導(dǎo)體和大范圍應(yīng)變傳感器等不同應(yīng)用。我們相信這項研究為CVD石墨烯應(yīng)用于大范圍可拉伸傳感器提供了基礎(chǔ)；通過進一步調(diào)控生長基底上孔的微觀形貌以及生長條件，或可進一步改善其性能并應(yīng)用于其他可拉伸電子器件領(lǐng)域
展開 中科大Adv. Mater. ：直接激光寫入石墨烯用于微柔性超高功率超級電容器
本文采用化學(xué)氣相沉積（CVD）的方法，結(jié)合直接激光寫入（DLW），制備多層石墨烯基MSC（MG-MSC）。結(jié)合多層CVD石墨烯薄膜的干轉(zhuǎn)移，DLW可以高效地制造大面積的MSC。這種方法具有靈活性、多樣的平面幾何形狀和設(shè)計集成的能力。在離子凝膠電解質(zhì)中，MG-MSC表現(xiàn)出23 mWh cm-3的超高能量密度和1860 W cm-3的功率密度。值得注意的是，在聚（乙烯醇）（PVA）/H2SO4水凝膠電解質(zhì)中，MG-MSC表現(xiàn)出優(yōu)異的柔性的交流電振蕩性能。在120 Hz時，相角為-76.2°，阻容常數(shù)為0.54 ms。在PVA/H2SO4水凝膠電解質(zhì)中，采用DLW制備的MG-聚苯胺（MG-PANI）混合型MSC，顯示優(yōu)化的電容為3.8 mF cm-2，展示了由MG-MSCs線顫動，MG-PANI MSC和壓力/氣體傳感器組成的集成設(shè)備。相關(guān)成果以“Direct Laser Writing of Graphene Made from Chemical Vapor Deposition for Flexible, Integratable Micro-Supercapacitors with Ultrahigh Power Output”為題發(fā)表在Acta Materialia上。
【圖文導(dǎo)讀】
圖 1 CVD石墨烯膜制備的固態(tài)、柔性MG-MSC的簡易設(shè)計圖
（a）Na2V6O16?3H2O前驅(qū)的PXRD圖譜；
（A）固態(tài)、柔性的Mg-MSCs的制備示意圖；
（B，C）PET基的不同幾何形狀的光學(xué)圖；
（D，E）PET和更柔性PTFE薄膜的光學(xué)圖；
（F）光學(xué)放大圖；
（G）MG的SEM圖像；
（H）Si/SiO2/Au的EDS圖。
展開 綜述熱管理材料—石墨烯
Gao等人使用CVD方法生長單層和多層石墨烯作為散熱器。研究發(fā)現(xiàn)，在硅片上熱流密度為430 W/cm2的熱點，單層石墨烯作為散熱片可將熱點冷卻~13℃(從121℃降至108℃)，而多層石墨烯只能將熱點冷卻~8℃。這是由于在鎳箔上生長的石墨烯比在銅箔上生長的石墨烯晶粒尺寸小，這導(dǎo)致了更多的晶界，從而降低了石墨烯材料的熱性能。Bae等人使用Ni表面生長的多層石墨烯作為柔性襯底上的散熱片。結(jié)果表明，石墨烯基導(dǎo)熱片比金基導(dǎo)熱片在襯底上的溫度分布更加均勻。Shih等人使用CVD法生長的單層石墨烯來冷卻光子晶體(PhC)腔。實驗結(jié)果表明，在100 μ W的光功率下，石墨烯散熱片可以將PhC腔降低45K。Lee等人還將CVD石墨烯應(yīng)用于冷卻GaAs/InGaAs/InGaP集電極上異質(zhì)結(jié)雙極晶體管，觀察到熱阻降低30%。
表1.GFs材料制備工藝與熱性能的比較。
與機械剝離石墨烯相比，CVD法生長石墨烯的方法越來越成熟，因此CVD石墨烯散熱器表現(xiàn)出更好的工藝可擴展性和兼容性。另一方面，用CVD方法合成的石墨烯在其晶體結(jié)構(gòu)中含有更多的缺陷和晶界(即疇尺寸小得多)，因此與機械剝離的石墨烯相比，其導(dǎo)熱性更低。Lee等人報道，當(dāng)平均晶粒尺寸分別為4.1、2.2和0.5μm時，懸浮CVD石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)分別約為2660、1890和680W/(mK) ，顯示出熱導(dǎo)率與石墨烯晶粒尺寸有明顯的相關(guān)性。此外，擬合數(shù)據(jù)顯示，懸浮單晶石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)約為5500 W/(mK)，非常接近機械剝離的石墨烯。
近年來材料合成的進展正在解決CVD生長石墨烯晶體缺陷的局限性。近年來化學(xué)氣相沉積石墨烯的研究取得了很大的進展，有報道稱已經(jīng)制備出了大晶粒至晶圓級的單晶石墨烯。如Lee等人在Ge襯底上成功生長出無褶皺的單晶單層石墨烯，如圖3所示。
展開 芯片制造環(huán)節(jié)，我們到底還缺啥？
薄膜沉積環(huán)節(jié)主要是PVD、CVD設(shè)備，基本滿足要求。
絕緣薄膜（如SiO2）、半導(dǎo)體薄膜（如多晶硅）、導(dǎo)電薄膜（如金屬）是芯片中的重要物質(zhì)，薄膜沉積是各類薄膜形成的最主要方式。
薄膜沉積工藝分為物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉積（CVD）和外延三大類。PVD多應(yīng)用于金屬薄膜的沉積，CVD可應(yīng)用于絕緣薄膜、半導(dǎo)體薄膜和導(dǎo)電膜層的沉積，外延是在硅片表面生長單晶薄膜的工藝。另外，ALD屬于CVD的一種，是目前最先進的薄膜沉積技術(shù)。
北方華創(chuàng)的PVD設(shè)備已經(jīng)用于28nm生產(chǎn)線中，14nm工藝設(shè)備也已實現(xiàn)重大進展。沈陽拓荊的PECVD設(shè)備已在中芯國際40-28nm產(chǎn)線使用，ALD設(shè)備也在14nm工藝產(chǎn)線通過驗證。
7. 化學(xué)機械拋光環(huán)節(jié)設(shè)備主要是拋光機，目前仍受限制。
晶圓制造需要對硅片表面進行平坦化處理，不然會嚴重影響芯片的結(jié)構(gòu)及良率。化學(xué)機械拋光（CMP）結(jié)合了化學(xué)作用與機械作用，使硅片表面材料與研磨液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的同時，在研磨頭的壓力作用下進行拋光，最終使硅片表面實現(xiàn)平坦化。
華海清科和中電科45所均參與02專項項目——“28-14nm拋光設(shè)備及工藝、配套材料產(chǎn)業(yè)化”，研發(fā)300mm晶圓28-14nm“干進干出”CMP整機設(shè)備及結(jié)合配套材料的成套工藝。
目前華海清科的拋光機已進入中芯國際生產(chǎn)線，同時中電科45所8英寸設(shè)備正在被中芯國際驗證。
8. 清洗設(shè)備已經(jīng)基本滿足要求。
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