以SiNx:H為例，在熱絲CVD（HoFCVD）反應(yīng)過程中，其反應(yīng)大致可以分為3個(gè)階段：

1.氣體分子與熱絲表面的碰撞反應(yīng)：

HoFCVD鍍膜過程中，通過調(diào)節(jié)電流大小使熱絲維持在一個(gè)極高的溫度（2000K以上），當(dāng)反應(yīng)氣體分子碰撞到高溫?zé)峤z，高溫?zé)峤z能夠有效地裂解反應(yīng)源產(chǎn)生相應(yīng)的活性基團(tuán)——Si、NH2、H，同時(shí)也會(huì)有Si_xN_yH_a、SiH_y等之類的復(fù)合或混合活性基團(tuán)產(chǎn)生。它們的能量很高（從熱絲表面脫離時(shí)，僅比熱絲溫度低幾百K）。

圖1. NH3和SiH4在熱絲表面的分解示意圖（熱絲溫度2000K）；NH3在熱絲表面分解出H和NH2，而分解出的NH2和H碰撞還會(huì)反應(yīng)生成NH和H2; SiH4在熱絲表面分解出H和Si。

2.從熱絲表面到襯底之間氣相中的反應(yīng)：

因?yàn)镠oFCVD不依賴分子間碰撞產(chǎn)生活性基團(tuán)，所以腔室內(nèi)工藝氣壓可以很低(~1Pa），這些活性基團(tuán)和氣體分子間發(fā)生碰撞的概率低，這導(dǎo)致活性基團(tuán)攜帶的能量在氣相傳輸過程中與氣體分子發(fā)生碰撞造成損耗的概率和程度很低，從而導(dǎo)致這些活性基團(tuán)得以攜帶很高的能量達(dá)到襯底表面。同時(shí)，碰撞概率低，意味著氣相中發(fā)生的副反應(yīng)更少，副產(chǎn)物也更少。

3.在襯底表面的反應(yīng)：

活性基團(tuán)達(dá)到襯底表面后發(fā)生的一系列反應(yīng)的劇烈程度取決于反應(yīng)基團(tuán)本身攜帶的能量（溫度）以及襯底溫度二者的疊加。因此，由于HoFCVD中活性基團(tuán)能量足夠高，在襯底表面即使不進(jìn)行加熱，反應(yīng)基團(tuán)攜帶的能量也足以高到可以反應(yīng)生成SiNx。

再進(jìn)一步，在襯底表面發(fā)生的反應(yīng)又可細(xì)分為三個(gè)特征過程（可類比為：氣-液-固三相反應(yīng)）：

1）襯底的極表面發(fā)生的氣-固反應(yīng)：各種氣相基團(tuán)與襯底表面的原子直接反應(yīng)，發(fā)生沉積或者刻蝕。這個(gè)特征過程最為復(fù)雜，可發(fā)生的反應(yīng)以及同時(shí)發(fā)生的反應(yīng)很多。這個(gè)過程中最經(jīng)典的為硅薄膜的沉積，以及逆反應(yīng)的硅薄膜被氫氣刻蝕。

圖2. 非晶硅薄膜生長(zhǎng)表面模型。去除覆蓋在表面上的H原子是薄膜正常生長(zhǎng)的關(guān)鍵。

圖來(lái)源：Matsumura H, Umemoto H, Gleason K K, et al. Catalytic chemical vapor deposition: technology and applications of Cat-CVD[M]. John Wiley & Sons, 2019.

圖3. 非晶硅表面的Si-Si弱鍵被氫刻蝕