【摘要】：化学气相沉积是在真空度≤1Pa的反应室中，通过一定温度下的气相化学反应，在工件表面生成化合物沉积层的工艺方法，其主要过程如下。化学气相沉积装置如图6-37所示，其中反应器是沉积装置中的关键部件，反应器装卡在加热炉内。化学气相沉积的缺点是温度偏高，高温组织变化必然导致工件基体的力学性能降低，并使工件产生较大变形。所以，工件化学气相沉积后必须对其重新进行热处理。
一、化学气相沉积
化学气相沉积(CVD)是在真空度≤1Pa的反应室中，通过一定温度下的气相化学反应，在工件表面生成化合物沉积层的工艺方法，其主要过程如下。
①含有涂层材料元素的反应物质在较低温度下汽化，然后将反应气体送入高温的反应室;②反应气体在反应室内向工件表面扩散并被工件表面吸附;③被吸附的各种物质在工件表面产生高温化学反应;④反应生成的物质聚集成晶核并长大;⑤沉积层与基体的元素通过其界面相互扩散而形成涂层。
化学气相沉积装置如图6-37所示，其中反应器是沉积装置中的关键部件，反应器装卡在加热炉内。处理时工件置于反应器中，加热至反应所要求的温度，并保温一定的时间。送入气体可根据工艺要求，以一定流量比分别供给N2、H2、TiCl4、CH4、Ar等气体，其中TiCl4可通过加热液态氯化钛获得。反应后的废气用机械泵经排气管排出。为了防止爆炸事故，反应器在沉积过程结束后到下次开启前要充入氩气。
图6-37 化学气相沉积装置示意图
根据不同的涂层须选择不同的化学反应。常用的三种超硬涂层沉积反应如下:
沉积TiC
沉积TiN
沉积Ti(CN)
化学气相沉积的缺点是温度偏高，高温组织变化必然导致工件基体的力学性能降低，并使工件产生较大变形。所以，工件化学气相沉积后必须对其重新进行热处理。近年来，将低压气体放电等离子体技术应用于化学气相沉积中，形成了等离子化学气相沉积(PCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)以及中温化学气相沉积(MTCVD)，通过等离子辅助等手段促进化学反应过程，降低了沉积温度。例如，PVCD法在400～560℃就可获得TiN、Si3N4等超硬涂层。
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