ECRCVD设备镀膜工艺及膜系设计理论
cvd工艺技术
cvd工艺技术CVD（化学气相沉积）工艺技术是一种在半导体和材料科学领域中应用广泛的制备薄膜的技术。
CVD技术通过在气氛中加热化学物质，使其分解并产生反应，最终形成固体薄膜。
在以下的文章中，我将介绍一下CVD工艺技术的原理、应用以及它对于半导体和材料领域的重要性。
首先，我们来了解一下CVD工艺的原理。
CVD工艺是基于化学反应的原理。
在CVD过程中，化学物质被加热并分解为原子或分子，然后在衬底上重新组合形成固体薄膜。
这些化学物质通常是易挥发的有机化合物或无机化合物。
加热源可以是电阻加热、光照或者激光。
通过控制温度、压力和反应气氛的成分，可以调节薄膜的成分、晶格结构以及厚度。
其次，CVD工艺技术在半导体和材料科学领域中有着广泛的应用。
例如，CVD可以用于制备硅薄膜，用于太阳能电池、显示屏和集成电路的制造。
此外，CVD还可以用于制备金属薄膜，用于硬盘驱动器和光学薄膜。
此外，CVD还可以用于制备氮化硅等无机薄膜，用于涂层和保护层。
总的来说，CVD工艺技术提供了一种非常灵活和精确的薄膜制备方法，能够满足不同材料和器件的需求。
最后，CVD工艺技术在半导体和材料科学领域的重要性不可忽视。
制备高质量薄膜是半导体和材料领域中的一个关键步骤。
CVD工艺技术提供了一种控制制备过程的方法，可以实现高度纯净、高度均匀以及良好结晶的薄膜。
这对于提高材料的性能和器件的效率至关重要。
此外，CVD工艺技术还可以实现高度控制的厚度和界面，对于设计和制造复杂的器件非常重要。
总之，CVD工艺技术是一种在半导体和材料领域中应用广泛的制备薄膜的技术。
它基于化学反应的原理，通过控制温度、压力和反应气氛的成分，实现高质量的薄膜制备。
CVD工艺技术在半导体和材料科学领域有着广泛的应用，能够满足不同材料和器件的需求。
它对于提高材料的性能和器件的效率具有重要作用。
因此，CVD工艺技术在半导体和材料科学中扮演着不可忽视的角色。
cvd或pvd镀膜原理
cvd或pvd镀膜原理CVD或PVD镀膜原理引言：随着科技的不断进步，各种高科技产品的需求也越来越大。
在许多电子产品和工业设备中，镀膜技术被广泛应用。
其中，CVD（化学气相沉积）和PVD（物理气相沉积）是两种常见的镀膜方法。
本文将重点介绍这两种方法的原理及其应用。
一、CVD镀膜原理：CVD是一种基于气相反应的镀膜技术。
其原理是通过在高温和低压环境下，将气体中的化学物质分解并沉积在基底表面上，形成一层致密且均匀的薄膜。
具体步骤如下：1. 基底表面的预处理：在进行CVD镀膜之前，需要对基底表面进行预处理，以去除杂质和提高表面的粗糙度，以便更好地与镀膜层结合。
2. 反应物的供给：在CVD过程中，需要提供反应物。
这些反应物可以是气体或液体形式，根据需要选择不同的反应物。
例如，金属气体、有机化合物或金属有机化合物可以作为反应物。
3. 反应室的设置：CVD镀膜通常在封闭的反应室中进行。
反应室内的温度和压力可以根据所需的镀膜材料和薄膜性质进行调节。
4. 反应过程：在反应室内，反应物会在高温下分解，并与基底表面上的活性位点发生反应，生成新的化合物。
这些化合物在基底表面沉积，逐渐形成一层均匀的薄膜。
5. 薄膜性质的调节：通过调节反应室内的温度、压力和反应物的浓度，可以控制薄膜的成分、结构和性质。
这些参数的调节可以实现对薄膜的硬度、抗腐蚀性、电学性能等特性的控制。
6. 后处理：在CVD过程结束后，需要对镀膜进行后处理，以去除残余的反应物和提高薄膜的质量。
这可以通过热处理、溶剂洗涤或化学处理等方法来实现。
二、PVD镀膜原理：PVD是一种基于物理过程的镀膜技术。
其原理是通过蒸发或溅射源，将固体材料转化为气体或离子态，并沉积在基底表面上，形成一层致密且均匀的薄膜。
具体步骤如下：1. 蒸发源或溅射源的选择：PVD镀膜过程需要使用蒸发源或溅射源来提供镀膜材料。
蒸发源可以是电子束蒸发源或电阻加热蒸发源，而溅射源可以是直流或射频溅射源。
ECR_PECVD制备Si_3N_4薄膜沉积工艺的研究
ECR 2PECV D 制备Si 3N 4薄膜沉积工艺的研究Ξ陈俊芳 吴先球 王德秋(华南师范大学物理系,广州 510631)丁振峰 任兆杏(中国科学院等离子体物理研究所,合肥 230031)(1998年8月25日收到)Ξ国家自然科学基金(批准号:69493501)及广东省自然科学基金(批准号:970317)资助的课题. 由偏心静电单探针诊断了电子回旋共振等离子体增强化学汽相沉积(ECR 2PECVD )反应室内等离子体密度的空间分布规律.结果表明在轴向位置Z =50cm 处,直径<12cm 范围内等离子体密度分布非常均匀.分析了等离子体密度径向均匀性对沉积速率均匀性和薄膜厚度均匀性的影响.讨论了沉积制备一定薄膜厚度的Si 3N 4薄膜的工艺重复性.研究了各种沉积工艺参数与Si 3N 4薄膜沉积速率的相互关系.得到了ECR 2PECVD 技术在沉积薄膜时的工艺参数条件.PACC :6855;8115H ;52701 引言目前,低温等离子体技术在材料科学、半导体微电子学和光电子学等领域的研究和加工中起重要作用[1—4].微波电子回旋共振等离子体增强化学汽相沉积(ECR 2PECVD )技术是低温等离子体加工方法中重要技术之一,它是在化学汽相沉积(CVD )的基础上发展起来的新技术.由于等离子体是不等温系统,其中“电子气”具有比中性粒子和正离子大得多的平均能量,电子温度为1—10eV ,约为气体分子的10—100倍,即反应气体接近环境温度,而电子的能量足以使气体分子的化学键断裂,并导致化学活性高的粒子(离子、活化分子等基团)的产生,亦即反应气体的化学键在低温下即可被分解,从而实现高温材料的低温合成[5,6].Si 3N 4薄膜材料是一种人工合成的精细陶瓷功能材料,它具有优良的抗冲击能力、耐高温、抗腐蚀、强度高等特点,在汽车工业、加工工业、微电子工业和光电子工业等方面已得到了广泛的应用[7—9].传统制备Si 3N 4薄膜方法的沉积温度高,对设备的耐温性能和加热方法有特殊的要求,限制了它的应用,ECR 2PECVD 能在较低沉积温度下制备优质均匀的Si 3N 4薄膜.Si 3N 4薄膜的性能取决于薄膜的形成过程,而薄膜的形成受到诸多因素的第48卷第7期1999年7月100023290/1999/48(07)/1309206物 理 学 报ACTA PHYSICA SIN ICA Vol.48,No.7,J uly ,1999ν1999Chin.Phys.S oc.影响[10].如基片沉积温度、基片在反应室内的位置、基片表面性质、反应室内等离子体密度、气体流量等.因此,要提高沉积薄膜的质量和性能,必须了解工艺过程和反应室参量对薄膜性质的影响,确定最佳工艺过程.本文主要研究了反应室内等离子体空间分布的均匀性对ECR 2PECVD 制备Si 3N 4薄膜厚度均匀性的影响,分析了沉积工艺(工作压力、气体配比、基片沉积温度、微波功率)与Si 3N 4薄膜沉积速率的关系,并讨论了制备Si3N 4薄膜的工艺重复性.2 实验装置与等离子体参数空间分布图1为制备Si 3N 4薄膜的ECR 2PECVD 装置图.主要由真空系统、配气系统、微波系统、励磁系统、反应室和基片加热系统以及静电单探针系统组成.真空系统由涡轮分子泵图1 ECR 2PECVD 装置原理图 1为微波源,2为真空系统,3为励磁系统,4为配气系统,5为反应室,6为基片加热系统,7为静电单探针图2 等离子体密度的空间分布和机械泵组成;配气系统由SiH 4,N 2气源和双路流量计组成;微波系统由600W 功率可调的微波源和微波输入匹配耦合器组成;励磁系统由励磁线圈和113×75—115×75A 直流电源组成;反应室由<12cm ×10cm的共振区和<1415cm ×70cm 反应区的不锈钢圆筒两部分组成;基片放置在轴向可移动、温度可调节的基片架上.图2给出当运行气压为8×10-3Pa ,微波功率为240W 时,由偏心静电单探针诊断获得的等离子体反应室内等离子体密度的空间分布.从图2可见,在反应室轴向位置Z =70cm 的共振区附近,径向R =0cm 的中心位置等离子体密度为812×1010cm -3.从微波窗口向抽气口方向过渡时,等离子体密度减小;在轴向位置Z =50cm 处,径向0131物 理 学 报48卷R =0—6cm 范围内等离子体密度很均匀,平均约为1179×1010cm -3.这说明在轴向位置Z =50cm 处的等离子体密度在直径<12cm 范围内分布均匀,有利于制备厚度均匀的薄膜.3 Si 3N 4薄膜样品的制备基片采用(111)单晶硅片、溴化钾(K Br )片和载波片.将基片作常规清洗后烘干装入沉积室进行薄膜沉积.在本底真空好于2×10-3Pa 时,将SiH 4和N 2作为反应气体,经双路流量计送入等离子体反应室内.在ECR 等离子体的激活下,进行化学反应,反应方式为3SiH 4+2N 2+e 等离子体Si 3N 4↓+6H 2↑+e.(1)在基片上沉积出Si 3N 4薄膜.4 实验结果与讨论411 Si 3N 4薄膜的沉积速率与工作气压的关系实验使用80%N 2稀释的SiH 4气体为反应气体(即SiH 4∶N 2配比为1∶4),反应气体经流量计送入反应室,调节气体流量可在不同工作气压下沉积Si 3N 4薄膜.图3给出沉积图3 Si 3N 4薄膜的沉积速率与工作气压的关系速率与工作气压的关系曲线.从图3可见,当工作气压上升时,沉积速率逐渐增高,当工作气压从6×10-2Pa 升至9×10-2Pa 时,沉积速率从15nm/min 增至28nm/min ,增高较快,当工作气压为8×10-2Pa 时,沉积速率为26nm/min 左右,当工作气压从9×10-2Pa 增至3×10-1Pa 时,沉积速率从28nm/min 增至32nm/min ,增高较慢.这是因为工作气压从低气压处开始上升时,反应室内参与反应的气体增加,使到达基片表面的反应产物增多,同时气压适当提高,反应室内的等离子体密度增大,反应气体中活性粒子增多,从而得到高的沉积速率.但当工作气压进一步上升到较高值时,等离子体密度增加不大,在一定的工作气压下反而会减小[11,12],使反应气体活性变弱,导致在高气压范围沉积速率增高较少.412 Si 3N 4薄膜的沉积速率与进气配比的关系利用双路流量计将80%N 2稀释的SiH 4同N 2以不同配比的SiH 4∶N 2气体送入反应室内.分别调节SiH 4和N 2的流量,得到SiH 4∶N 2的进气配比为1/4,1/6,1/8,1/10,1/12.在沉积过程中保持工作气压为8×10-2Pa ,在不同进气配比条件下沉积Si 3N 4薄膜.图4给出沉积速率与进气配比的关系.从图4可见,随进气配比的变小,沉积速率逐渐11317期陈俊芳等:ECR 2PECVD 制备Si 3N 4薄膜沉积工艺的研究降低.在高进气配比1/4处沉积速率为26nm/min 左右,在1/6处沉积速率为24nm/min 左右,在1/8处沉积速率为22nm/min 左右.进气配比从1/4降到1/8范围内,沉积速率图4 Si 3N 4薄膜的沉积速率与进气配比的关系降低较慢.在1/8到1/12低进气配比范围内,沉积速率降低加快.在进气配比为1/10处沉积速率为18nm/min 左右,在进气配比为1/12处沉积速率为125nm/min 左右.这是因为在一定的工作气压下,SiH 4∶N 2进气配比降低时,反应室内SiH 4含量减少,使Si 3N 4的生成产物降低所造成。
MWECR CVD
（ 北京工业 大学新型功 能材料教育 部重点实验 室 ， 京 １０２ ） 北 ０ ０２
摘要： 应用 微波 电子 回旋共振 化学气 相沉 积（ ｃ ｖ ） ｍ Ｒ ｃ ｏ 方法 ， 在较 高速度 下沉积 了 ｎｓ： —ｉ Ｈ薄 膜 ， Ｆ Ｒ红外 谱 用 ｆ ｌ 仪研 究 了 ｎ ｓ： －ｉＨ薄膜 的结 构特性 随 Ｈ ／ ｉ４沉积 温度 和沉积 速率变化关 系 ， 对 ２０ ｃ １ ２Ｓ 、 Ｈ 并 ００ ｍＩ附近 的特征 吸收峰用 高 斯 函数 进行 了拟合分析 ， 获得 了沉积 高质量 ｎ Ｓ： —ｉＨ薄膜 的最佳工艺 条件 。 关键词 ： ＭＷＥ Ｒ Ｃ Ｄ； —ｉＨ薄膜Ｂ 分析 ； Ｃ Ｖ ａ Ｓ： ｍ 高斯 函数 拟合
维普资讯
第 ３ １卷 第 ３ 期
２ ０ 年 ６月 ０２
人
工 晶 体 学报 源自Ｖｏ ． Ｎｏ． １ ３１ ３
Ｊ ＵＲ Ｌ ＯＦ Ｙ ＴＨＥ Ｉ Ｃ ＹＳ Ａ Ｓ Ｏ ＮＡ Ｓ Ｎ ＴＣ Ｒ Ｔ Ｌ
Ｊｎ ２ ０ ｕ ｅ．０ ２
ＭＷＥ Ｒ Ｃ Ｄ 法 高 速 沉 积 ．ｉＨ Ｃ Ｖ Ｓ： 薄 膜 的 红 外 光 谱 研 究
中图分类号 ：４ ４ Ｏ８ 文献标 识码 ： Ａ 文 章编号 ：００９５ ２ ））３０ ２—４ １０ －８Ｘ（（２ ０—３ １ Ｉ ０
Ｓ ｕｄ ｎ Ｉ Ｉ Ｓ ｅ ｔ ａ ｏ Ｗ ＥＣＲ ｔ ｙ ｏ ｉ Ｒ ｐ ｃ ｒ ｆＭ １’ ＣＶＤ ． ｉ Ｈ Ｓ：
Ｆｉ ｓ ｗｉｈ ｇ Ｄｅ ｏ ｉｉ ｎ ｔ ｌ ｔ ａ ｍ ｈ ｐ ｓｔｏ Ｒａ ｅ ｍ
ｃ ｅ ｉ ｌ ａ ｒｄ ｐｓ ｉ （ ｈｍ ｃ ｐ ｅ ｉｏ Ｍ Ｃ Ｖ ａ ｖｏ ｏ ｔｎ Ｒ Ｃ Ｄ）ｓｓ ｍ． ｙｔ 陬 ｅ
镀膜技术CVD
概 念：气态反应物在一定条件下，通过化学反应，将反应形成的固相产物沉积于基片表面，
形成固态薄膜的方法。
基本特征：由反应气体通过化学反应沉积实现薄膜制备！
设备的基本构成：
气体输运
气相反应 去除副产品 （薄膜沉积）
Chemical vapor deposition, CVD
一、反应过程【以TiCl4(g)+CH4(g)TiC(s)+4HCl(g)为例说明】
■ 各种气体反应物流动进入扩散层；
■ 第①步（甲烷分解）：CH4 C + H2 ■ 第②步（Ti的还原）：H2+TiCl4 Ti + HCl ■ 第③步（游离Ti、C原子化合形成TiC）：Ti + C TiC
二、CVD形成薄膜的一般过程：
单晶 （外延）
板状 单晶
针状 单晶
树枝晶
柱状晶
T
微晶
非晶
粉末 （均相形核）
T
Chemical vapor deposition, CVD
CVD沉积装置
一、概述：
反应气体和载气的供给和计量装置
1）基本系统构成：加热和冷却系统
反应气体的排出装置或真空系统
2）最关键的物理量：沉气积相温反度应物的过饱和度
（ E h hc / ）
② 基片温度 只影响扩散传输、不影响化学反应
主要优点：
① 沉积温度低、无需高能粒子轰击，可获得 结合好、高质量、无损伤的薄膜；
② 沉积速率快； ③ 可生长亚稳相和形成突变结（abrupt junction）。
主要应用场合：
低温沉积各种高质量金属、介电、半导体薄膜。
cvd涂层工艺技术
cvd涂层工艺技术CVD (化学气相沉积) 涂层工艺技术是一种通过在材料表面使用化学反应沉积薄膜的技术。
CVD涂层工艺技术具有许多优点，如提高材料的硬度、耐腐蚀性和抗磨损能力。
本文将介绍CVD涂层工艺技术的基本原理和步骤，以及其应用领域。
CVD涂层工艺技术的基本原理是利用化学反应在材料表面形成固态产物。
这种技术涉及将涂层物质的预体，通常是气体或液体，通过化学反应转化为固态产物。
整个过程在高温和高压条件下进行。
CVD涂层可以在几微米到几百微米的范围内形成，具有很高的成膜速率和均匀性。
CVD涂层工艺技术的步骤包括基体的预处理、涂层物质的供应和反应、以及产物的固化和后处理。
首先，基体需要进行表面清洁和活化处理，以确保涂层的附着力和均匀性。
接下来，涂层物质被输送到基体表面。
这可以通过气体、液体或固体源来实现。
涂层物质和基体表面之间发生化学反应，形成固态产物。
这个过程需要在适当的温度和压力下进行，并可能需要辅助材料，如催化剂和反应助剂。
最后，产物被固化，并进行后处理，以调整涂层的性能和外观特性。
CVD涂层工艺技术有广泛的应用领域。
例如，它可以在刀具上形成陶瓷涂层，提高其硬度和耐磨损性能。
这使刀具更加耐用，减少了更换刀片的频率，并提高了切削效率。
此外，CVD涂层可以在电子元器件上形成保护层，提高其耐腐蚀性和可靠性。
在汽车行业中，CVD涂层可以在发动机部件上形成陶瓷涂层，以提高其耐高温和耐磨损性能。
此外，CVD涂层还可以用于太阳能电池、光学器件和生物医学材料等领域。
总之，CVD涂层工艺技术是一种通过化学反应在材料表面形成固态产物的技术。
它具有很高的成膜速率和均匀性，可以提高材料的硬度、耐腐蚀性和抗磨损能力。
CVD涂层工艺技术在刀具、电子元器件、汽车部件等领域有广泛的应用。
通过不断改进和创新，CVD涂层工艺技术将在未来的材料科学中扮演重要角色。
CVD的原理与工艺
CVD的原理与工艺CVD（化学气相沉积）是一种常用的薄膜制备技术，通过在高温条件下将气体衍生物在固体表面沉积形成薄膜。
它在半导体、光电子、材料科学等领域有着广泛的应用。
本文将介绍CVD的基本原理和常见的工艺流程。
CVD的基本原理是利用气体在固体表面发生化学反应产生固体沉积。
其过程可以简单概括为三个步骤：传输扩散、化学反应和沉积。
首先，在高温下，气体分子从气相传输到固相表面，这个过程称为传输扩散。
然后，在固体表面发生化学反应，气体分子与表面原子或分子发生物理或化学相互作用。
最后，与固体表面反应的产物发生聚集并沉积到固相表面上，形成薄膜。
CVD工艺可以分为四个主要组成部分：反应室、基底、前驱物和载气。
反应室是进行反应的容器，通常由高温和高真空环境下的材料制成。
基底是待沉积薄膜的衬底，可以是玻璃、硅等多种材料。
前驱物是产生沉积薄膜的化学物质，通常是气态或液态的。
载气是用来稀释前驱物的气体，使其在反应室中更均匀地传输。
CVD的工艺流程是在反应室中将前驱物供应和载气送入，通过传输扩散和化学反应后，形成薄膜并覆盖在基底上。
根据前驱物供应的方式和反应室的特点，CVD可以分为几个常见的工艺类型。
最常见的是热CVD，也称为低压CVD（LPCVD）。
在低压下，前驱物和气体通过加热传输到反应室中，沉积在基底上。
这种方法适用于高温下的材料制备，例如多晶硅、氮化硅等。
另一种常见的是PECVD（等离子体增晶体化学气相沉积）。
在PECVD 中，通过产生等离子体来激活前驱物的化学反应。
在等离子体的作用下，前驱物转化为离子和活性物种，进一步在基底上反应形成薄膜。
这种方法适用于制备非晶硅、氮化硅等。
还有一种CVD工艺称为MOCVD（金属有机化学气相沉积）。
在MOCVD 中，金属有机化合物作为前驱物供应，经氢气或氨气稀释。
通过热解和化学反应，金属有机前驱物转化为金属原子和活性物种，在基底上形成薄膜。
这种方法适用于制备复杂的金属氧化物、尖晶石等。
ECRCVD设备镀膜工艺及膜系设计理论解析
2.2 光在两种均匀介质界面的传播的基本概念和公式： 入射面：入射光线与入射点处界面法线所构成的平面 入射角：入射光线与入射点处界面法线所构成的夹角
折射定律: n0 sinθ0= n1 sinθ1
0
R
n0
n1
1 T
S光、P光：偏振光在入射界面按振动分量分解成S光、P 光。S光的振动方向垂直与入射面，P光的振动方向平行 与入射面，界面对S光和P光有不同的反射率。
路程。
T 2d2p
等离子体：气体放电过程中分子、离子、电子混合存在,形 成相对稳定的状态，称为等离子体。
气体辉光放电：气体直流放电特性，特点是辉光放电时放电 管管压降、电流稳定，气体呈现辉光。
化学气相沉积：在等离子状态下，一些离子在真空室中发生 化学反应，形成固体沉积下来，称为化学气相沉积。
2 膜系设计基本理论
1.2 英文翻译 ：
Electron Ceclotron Resonance Chemical Vapor Deposition 电子回旋共振化学气相沉积
1.3 设备基本原理：微波激励、磁场限制气体辉光放电产生 等离子体，在淀积室中反应并沉积形成介质膜。微波激 励气体辉光放电，磁场可以增加离子行程，增加等离子 体密度，并在一定程度上限制离子。离子在淀积室中反 应，沉积在衬底上形成薄膜。
*
R s, p
0 0
Y Y
0 0
Y Y
η0是入射介质
2.4 单层膜正入射的反射率极值（菲涅尔振幅系数公式）
正入射：入射角为0，即θ0 =0。
n1
0 1 2 0 Rs Rp
s p
n1
d1
n2
反射率极值：正入射情况下，在薄膜的光学厚度 n1d1为 λ/4的整数倍时，反射率R取极值。 （菲涅尔振幅系数公式）
cvd真空镀膜工艺流程
cvd真空镀膜工艺流程
化学气相沉积（CVD）是一种常用于真空镀膜的工艺，用于在基材表面形成薄膜。
以下是CVD真空镀膜工艺的一般流程，具体步骤可能会根据应用和材料的不同而有所变化：
基材准备：
准备基材，确保其表面干净、平整，并经过必要的清洁和处理步骤，以提高膜的附着力。
真空室抽真空：
将基材放入真空室，然后对真空室进行抽真空，以降低环境中的气体压力。
这有助于避免气体分子与反应物质发生竞争反应。
底材预处理：
在一些情况下，对底材进行预处理，可能包括加热、表面活化等步骤，以提高膜的附着性。
底材加热：
对基材进行加热，使其达到适当的温度。
底材的温度对反应速率和膜的性质有影响。
前体气体引入：
引入所需的前体气体，这是形成薄膜的原材料。
前体气体的选择根据所需的薄膜材料而变化。
反应发生：
在底材表面，前体气体发生化学反应，形成固体薄膜。
这可能涉及气体的分解、沉积或反应，具体取决于材料和反应条件。
膜生长：
经过一段时间的反应，薄膜在基材表面逐渐生长。
反应的时间和条件会影响膜的厚度和性质。
冷却和清洗：
完成反应后，停止前体气体的供应，冷却基材。
有时可能需要进行清洗步骤，以去除表面残留的杂质。
真空室回气：
允许气体重新进入真空室，准备取出镀膜好的基材。
膜质量检测：
对形成的膜进行质量检测，可能包括厚度测量、表面形貌分析等。
这只是CVD真空镀膜的一般流程，。
CVD的原理与工艺
CVD的原理与工艺CVD是化学气相沉积的缩写，是一种重要的薄膜制备工艺。
其原理是通过化学反应在基板表面沉积出所需的薄膜。
CVD工艺具有高温、通用性、高产率等优点，被广泛应用于半导体、光电子、材料科学等领域。
CVD工艺的原理主要涉及三个基本过程：传输过程、反应过程和沉积过程。
传输过程是指气相中物质在反应室中的输送和混合过程。
反应过程是指气相中物质发生化学反应的过程。
沉积过程是指反应生成物在基板表面的吸附和成膜过程。
CVD工艺的实施基础是高温条件下反应气体中的化学反应。
通常，CVD工艺需要在几百摄氏度到几千摄氏度的高温下进行。
高温条件下，反应气体中的分子活性增加，促使反应发生。
此外，高温条件下也有利于沉积物的生长和晶格匹配。
CVD工艺中常用的气体有两种类型：反应物气体和载体气体。
反应物气体是指与基板表面发生化学反应的气体，可以是纯净气体或有机金属（如金属有机化合物）。
载体气体是指将反应物气体输送到反应室中，并稀释以便控制反应速率和成膜均匀性的气体。
常用的载体气体有氢气、氮气、氩气等。
具体而言，CVD工艺的实施过程可以分为以下几个步骤：1.反应物气体输送：反应物气体通常通过质量流控制器控制流量，并由气体输送系统输送到反应室中。
2.传输与混合：反应物气体进入反应室后，通过传输与混合过程，与载体气体充分混合，形成气相反应体系。
3.化学反应：在高温条件下，混合的反应气体在反应器中发生化学反应。
这些化学反应通常是复杂的多步骤反应，生成物在气相中。
4.吸附与扩散：生成物与基板表面发生吸附和扩散，使得沉积物开始形成。
5.成膜和生长：沉积物在基板表面不断生长，并形成所需的薄膜。
CVD工艺的成功实施需要考虑许多因素。
其中，关键的因素包括：反应温度、反应气体浓度、反应压力、基板表面状态等。
这些因素直接影响了沉积物的结构、性能和均匀性。
为了实现理想的薄膜沉积，CVD工艺还需要进行流程优化和参数调控。
通过控制反应条件、改变反应气体浓度和流量，以及调整基板表面状态，可以实现不同结构和性能的沉积物。
CVD工艺原理及设备介绍
1.CVD的介 绍
一种利用化学反应方式,将反应物(气体)生成固态的产物,并 沉积在基片表面的薄膜沉积技术. 如可生成: 导体: W(钨)等; 半导体:Poly-Si(多晶硅), 非晶硅等; 绝缘体(介电材质): SiO2, Si3N4等.
2.PECVD的介绍
为了使化学反应能在较低的温度下进行, 利用了等离子体的活 性来促进反应, 因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积 (PECVD).
6. 绝缘膜、有源膜成膜机 理
(1) SiNX绝缘膜: 通过SiH4与NH3混合气体作为反应气体, (2) 辉光放电生成等离子体在衬底上成膜。
(3) a-Si:H有源层膜: SiH4气体在反应室中通过辉光放电，经 过一系列初级、次级反应，生成包括离子、子活性团等较 复杂的反应产物，最终生成a-Si:H薄膜沉积在衬底上，其 中直接参与薄膜 生长的主要是一些中性产物SiHn（n为0～ 3）
➢ 4个Cassette Stage:A,B,C,D(向外从左向右) ➢ 层流净化罩(Laminar Flow Hood):Class 10 ➢ 最大能力:24(目前20 Slot/Cassette) ➢ Light Curtain(红外线):防止设备自动进行时有人接近 Stage ➢ 设备状态指示器
Lid Cart
Process Chamber要在必须的真空和温度环境下 打开Slit阀门
真空机械手end-effector把在Lift Pins上的 玻璃放进 process chamber以及缩回后放进transfer chamber slit阀关闭及密封 susceptor举起玻璃偏离lift pins而放之于 diffuser下方 工艺气体和射频能量打开, 产生等离子体通过 diffuser到达process chamber. 想要的材料沉积在玻璃上 susceptor按需要上升或下降到达必要的电极距
薄膜沉积PVD和CVD
CVD材料及其沉積方式
AP:常壓(1atm) LP:低壓(100Torr) PE:電漿 HDP:高密度電漿
電漿密度較高之系統
一般PECVD:使用頻率為13.56MHz, 電漿內離子濃度為1010~ 1011cm-3 HDP CVD:電漿內離子濃度為1011~ 1013cm-3 同時存在“沉積”與“蝕刻”之CVD HDP CVD包含有:
阻障金屬的濺鍍製程
為防止鋁與矽發生尖峰現象，通常於其間加入一層 阻障金屬層，至於插塞鎢因為鎢的CVD反應氣體與底材 矽會發生反應，因而造成接合漏電或接觸失敗等問題 。 所以也會在鎢與矽之間加入阻障金屬，常見的金屬有:
1.氮化鈦 (TiN) 2.鈦鎢合金(TiW) 3.Ta與 TaN: 主要作為銅製程阻障層材料 銅: (a) 低電阻率(銅約1.8 µ -cm，鋁約 3 µ -cm ) (b) 與SiO2 附著力不佳 (c) 對SiO2 及矽擴散速率快，易造成元件惡化
(b)BST與STO BST, (Ba, Sr) TiO3 : >1Gb 以上之DRAM STO, SrTiO3 : 控制較 BST容易
新CVD材料
2.低介電材料（Low k）：
選擇低介電材料來取代SiO2以解決多重內連線所造成RC時間延遲 問題 ，薄膜製作方法有 (a)漩塗式（spin coating） 溫度與濕度控制需較精準
化學氣相沈積
利用化學反應將反應物（通常為氣體）生成固態的生成 物沉積於晶片表面之技術，簡稱 CVD。所沉積的薄膜包 含，導體、半導體、介電材料。主要的材料有： 導體 : WSix，W，TiN 介電材料 : SiO2，Si3N4，PSG，BPSG 半導體 : poly Si，amorphous Si 磊晶（epitaxy）：c-Si
ECR-CVD制备类金刚石碳膜的正交实验法研究
Ｇｕ Ｋｕ ｍｉｇ ｎ ｎ Ｗ ａ ｇ Ｃｈ ｏ ｎ ａ Ｍａ ｉ Ｙｕ Ｌｅ ｏ Ｆｅ ｉ Ｔａ ｇ Ｊａ ｎ ｎ ｎ ｉｏ ｉｇ （ ． ｈ ｎｈ ｎＫ ｙ Ｌ ｂ ｒｔｒ ｆ ｐ ｃａ Ｆ ｎ ｔ ｎ ｔｒ ｌ， ｔｒ ｓＳ ｈ ｏ ｆ ｈ ｎ ｈ ｎＵｎｖｒｉ ，ｈ ｎ ｈ ｎ １ Ｓ ｅ ｚｅ ｅ ａ ｏａｏｙｏ ｅｉ ｕ ｃｉ ａ Ｍａｅｉ ｓ Ｍａｅ ａ ｃ ｏｌｏ ｅ ｚｅ ｉｅｓ ｙ Ｓ ｅ ｚｅ Ｓ ｌ ｏｌ ａ ｉ ｌ Ｓ ｔ
ｌ ｅｃ ｒｏ （ Ｃ）ｆｍ ｅ ｏｉｏ ｓｎ Ｃ Ｃ ｔｏ ｎ ｎ ｅｉｆ ｅ ｃ ｅ ｒｅｏ ｃ ｎ ｌｇｃ ａａ ｅｅｓｏ ｉ ａｂ ｎ ＤＬ ｉ ｄ ｐ ｓｉｎｕ ｉｇＥ Ｒ－ＶＤ ｍｅｈ ｄａ ｄｔ ｆ ｄｔ ｎｌ ｎ ｅｄ ｇｅ ｆｅ ｈ ｏｏｉａ ｐ ｒｍ ｔｒ ｎ ｋ ｌ ｔ ｏｉ ｈ ｕ ｔ ｌ
Ｅ Ｒ Ｃ Ｄ制备 类 金 刚石 碳 膜 的正 交 实验 法 研 究 Ｃ —Ｖ
谷坤明 王 超 毛 斐 虞 烈 汤皎宁
广东深圳 ５ ８６ ； １０ ０
（． １ 深圳大学材料学 院深圳市特种功能材料重点实验室 ２ ．西安交通大学机械学院
陕西西安 ７ ０ ４ ） １０ ９
摘 要 ：采 用 系统 的正 交 实 验法 对 Ｅ Ｒ Ｃ Ｄ法沉 积 类金 刚 石碳 膜 （ Ｌ ） 的优 化 工艺 进 行研 究 ，并分 析 不 同工 艺参 Ｃ －Ｖ ＤＣ 数 对 Ｄ Ｃ膜 性 能 的影 响 。共 选 择基 片 温度 、Ｈ Ｌ 流量 、微波 功 率 、直 流偏 压 、脉 冲偏 压 以及 脉 冲 偏 压 占 空 比 ６个 参 数建
cvd镀膜原理
cvd镀膜原理CVD镀膜原理一、引言CVD镀膜是一种常用的表面涂层技术，其原理是通过气相化学反应在基材表面生成一层薄膜。
CVD是化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition）的缩写，该技术在许多领域中都有广泛的应用，如半导体制造、光学材料、涂层保护等。
本文将介绍CVD镀膜的基本原理和常见应用。
二、CVD镀膜原理CVD镀膜的基本原理是通过气相反应在基材表面生成一层薄膜。
该过程一般包括以下几个步骤：1. 前驱体供应：在CVD反应中，需要提供适当的前驱体物质，即通过蒸发或气化将反应物质转化为气体形式，以便进行反应。
常见的前驱体包括金属有机化合物、金属卤化物等。
2. 传输和混合：前驱体物质进入反应室后，需要通过传输装置和混合器将其均匀地输送到反应区域。
传输装置可以是气体流动或者真空吸附的形式，而混合器则是为了保证前驱体物质的均匀混合。
3. 反应区域：在反应区域，前驱体物质与基材表面发生化学反应，生成所需的薄膜。
反应区域通常是一个加热的反应室，通过控制温度和气氛成分，可以实现所需的反应。
4. 沉积：在反应发生后，生成的薄膜沉积在基材表面。
沉积过程中，薄膜的形貌和结构会受到温度、气氛成分和反应速率等因素的影响。
5. 其他处理：在薄膜沉积完成后，可能需要进行其他处理步骤，如退火、表面平整化等，以进一步改善薄膜的性能。
三、CVD镀膜的应用CVD镀膜技术在许多领域中都有广泛的应用，下面列举几个常见的应用领域：1. 半导体制造：CVD镀膜技术在半导体制造中扮演着重要角色。
通过CVD镀膜可以制备出具有特定功能的薄膜，如氮化硅、氮化铝等，用于改善半导体器件的性能。
2. 光学材料：CVD镀膜技术可以制备出光学材料的薄膜，如抗反射膜、反射膜等，用于提高光学元件的透光率和反射率。
3. 涂层保护：CVD镀膜技术可以制备出具有优异的化学稳定性和耐磨性的薄膜，用于保护基材表面免受腐蚀和磨损。
4. 功能材料：CVD镀膜技术可以制备出具有特定功能的薄膜，如导电薄膜、磁性薄膜等，用于实现特定的电学、磁学或光学性能。
ECRCVD设备镀膜工艺及膜系设计理论
ECRCVD设备镀膜工艺及膜系设计理论ECRCVD（Enhanced Chemical Reactive Coating Vapor Deposition）设备是一种利用化学反应蒸发镀膜的工艺方式，能够在材料表面形成高质量、性能优良的膜层。
其工艺和膜系设计理论如下：一、ECRCVD设备的原理ECRCVD设备主要由蒸发池、膜层成长区和抽气系统组成。
在制备过程中，首先将所需材料放置于蒸发池中，然后通过加热提供能量，使材料蒸发并进入膜层成长区。
在膜层成长区，蒸汽与反应气体发生化学反应，从而形成膜层。
最后，通过抽气系统将废气排出，以保证制备环境的干净。
二、ECRCVD设备的工艺特点1.高温反应：ECRCVD设备通常在高温下进行反应，能够有效提高材料的扩散速率和反应速率，促进膜层的形成。
2.化学反应：ECRCVD设备利用化学反应进行膜层的形成，能够获得高质量的膜层，并能够调控材料的成分和结构。
3.高速成膜：ECRCVD设备的反应速率较快，能够在短时间内形成膜层，提高工艺的效率。
4.膜层均匀性：ECRCVD设备能够实现均匀的膜层沉积，保证膜层的均一性和一致性。
膜系设计是ECRCVD设备制备高性能膜层的关键。
在膜系设计过程中，需要考虑以下因素：1.基底材料的选择：选择适合的基底材料，具有良好的热稳定性和机械性能，能够提供良好的膜层附着性。
2.膜层材料的选择：选择适合的膜层材料，具有所需的物理和化学性能，能够满足应用需求。
3.膜层厚度的控制：通过控制材料的蒸发速率和反应条件，调节膜层的厚度。
膜层厚度的选择应符合应用需求。
4.膜层结构的调控：通过调控反应条件和反应气体组分，控制膜层的结构和成分，以获得所需的性能。
5.膜层与基底之间的界面设计：通过调控制备条件和使用表面处理等方法，改善膜层与基底之间的附着性，提高膜层的稳定性和性能。
综上所述，ECRCVD设备是一种利用化学反应蒸发镀膜的工艺方式，具有高速成膜、高温反应、化学反应和膜层均匀性等特点。
ECRCVD设备镀膜工艺及膜系设计理论解析
ECRCVD设备镀膜工艺及膜系设计理论解析ECRCVD（Electrochemical Reduction CVD）是一种通过在电化学还原反应和化学气相沉积（CVD）之间相互作用来制备薄膜的工艺。
这种工艺结合了电化学还原和CVD的优势，可以制备出高质量的薄膜，并在各种应用领域如太阳能电池、显示器、光电器件等发挥重要作用。
ECRCVD设备主要包括电解槽、反应室、电极、加热装置等组成部分。
在制备过程中，通过在电解槽中加入适当的电解液，并在电极上施加恒定的电位，以促使金属离子还原成金属原子，并在反应室中与气相中的预体反应生成沉积薄膜。
薄膜的形成受到多个参数的调控，包括预体气体浓度、电解液浓度、电极电位等。
在ECRCVD中，膜系设计是十分重要的。
膜系设计可以定制所需的薄膜性质，如光学、电学和力学性质等。
膜系设计的理论基础是根据已知物质属性和制备工艺参数，通过模拟和优化，确定最佳的物质组合和工艺条件。
例如，在太阳能电池中，膜系设计可以优化各层材料的能带结构和光吸收能力，以提高光电转换效率。
在显示器中，膜系设计可以优化液晶层的取向以及薄膜的透明度和电导率，以获得更好的显示效果。
膜系设计的理论解析主要包括以下几个方面：1.物质属性分析：通过密度泛函理论（DFT）、有限元分析等方法，对材料的电子结构、热力学性质和力学性质进行计算和模拟，提供对薄膜性能的理论基础。
2.反应机理分析：通过实验和计算模拟，研究反应过程中的物质转化和能量转移机制，确定薄膜形成过程中的关键步骤和速率控制因素。
3.工艺参数优化：根据所需的薄膜性质，通过试验和模拟，确定最佳的工艺参数，包括温度、压力、气体流量等，以实现所需的薄膜性能。
4.薄膜性能测试：通过一系列表征方法，如X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等，对制备的薄膜进行性能测试，验证膜系设计的可行性和有效性。
通过ECRCVD设备的制备工艺和膜系设计的理论解析，可以实现定制化的薄膜制备，满足不同应用领域的需要，并为新材料的研究和开发提供理论指导和技术支持。
cvd薄膜沉积设备真空腔体 制造工艺
cvd薄膜沉积设备真空腔体制造工艺
1. 设计：根据设备的要求和应用场景进行腔体设计，包括腔体形状、尺寸、材料等。
2. 材料准备：根据设计要求选择合适的材料，通常选用不锈钢或其他高温耐压材料。
3. 制造腔体壁板：将材料切割成相应的尺寸，通过机械加工和焊接等方法制造腔体壁板。
4. 腔体组装：根据设计图纸进行腔体组装，将制造好的壁板进行焊接或螺栓连接。
5. 各种接口安装：根据具体的设备要求，将真空度测试口、进出样口、电源接口等安装在腔体上。
6. 真空密封：将腔体进行真空密封处理，通常采用焊接或者密封胶等方法，确保腔体具备良好的气密性。
7. 冷却系统安装：将腔体上的冷却系统安装好，确保腔体能够及时散热。
8. 泄漏检测：对腔体进行泄漏检测，确保腔体密封效果良好。
9. 高温处理：将腔体进行高温处理，以提高腔体的耐高温性能。
10. 表面处理：对腔体的表面进行喷涂、抛光等处理，提高腔
体的美观性和耐腐蚀性。
以上是cvd薄膜沉积设备真空腔体的制造工艺的一般步骤，具体的制造工艺还需根据设备的要求和设计进行调整。
cvd镀膜工艺
cvd镀膜工艺哎呀，说起CVD镀膜工艺，这玩意儿可真是个技术活儿，跟咱们平时做饭差不多，只不过咱们用的是锅碗瓢盆，他们用的是各种高大上的仪器和化学品。
不过别急，我这就给你细细道来。
首先，CVD，全名叫化学气相沉积，听着挺玄乎的，其实就是把一堆气体扔到一起，让它们发生化学反应，最后在基底上形成一层薄膜。
这层膜啊，可不简单，它得有金刚不坏之身，耐磨、耐腐蚀，还得能反射光，或者透光，总之得有特殊功能。
咱们先说说这个“扔气体”的过程。
想象一下，你把一堆面粉、糖、鸡蛋和牛奶混在一起，然后搅拌搅拌，最后放到烤箱里烤，出来的就是蛋糕。
CVD镀膜也差不多，不过咱们用的不是面粉，而是一些特制的气体，比如甲烷、氢气、氮气之类的。
好了，现在咱们来聊聊这个“搅拌搅拌”的过程。
在实验室里，这些气体会被送进一个真空室，里面有个加热的基底，比如硅片。
然后，这些气体就会在基底上发生化学反应，形成一层薄膜。
这个过程有点像你在锅里炒菜，火候得控制好，不然要么糊了，要么不熟。
说到火候，CVD工艺中的温度控制可是关键。
温度太高，气体反应太快，膜层质量就差；温度太低，反应太慢，膜层就长不出来。
所以，工程师们得像大厨一样，精准控制火候，才能做出完美的“菜”。
接下来，咱们得聊聊这层膜的厚度。
这就像你做蛋糕，面糊倒多了，蛋糕就厚；倒少了，蛋糕就薄。
在CVD过程中，薄膜的厚度可以通过控制气体的流量和反应时间来调节。
工程师们得像艺术家一样，精心设计，才能得到理想的厚度。
最后，咱们得说说这层膜的用途。
比如，它可以用于太阳能电池板，提高光能转换效率；也可以用于半导体芯片，提高电子器件的性能。
这就像你做的蛋糕，可以当早餐，也可以当下午茶。
总之，CVD镀膜工艺就像是一场科学和艺术的盛宴，需要精确的控制和巧妙的设计。
虽然听起来很复杂，但只要掌握了其中的门道，就能做出既实用又美观的薄膜。
就像咱们做饭一样，多练习，多尝试，总会有进步的。
ECR-CVD制备类金刚石碳膜的正交实验法研究
ECR-CVD制备类金刚石碳膜的正交实验法研究谷坤明;王超;毛斐;虞烈;汤皎宁【摘要】采用系统的正交实验法对ECR-CVD法沉积类金刚石碳膜(DLC)的优化工艺进行研究,并分析不同工艺参数对DLC膜性能的影响.共选择基片温度、H2流量、微波功率、直流偏压、脉冲偏压以及脉冲偏压占空比6个参数建立起6因素5水平的正交表,分别以薄膜摩擦因数、磨损率、显微硬度、拉曼谱中D峰与G峰的面积比ID/IG作为考察对象进行研究.极差分析表明,对不同的考察因素其优化工艺略有区别.在所选的参数范围内,脉冲偏压对所测量的DLC膜的性能影响最大.%Systematic orthogonal experiments were performed in order to obtain the optimized parameters for diamondlike carbon(DLC) film deposition using ECR-CVD method and to find the influence degree of technological parameters on the properties of DLC film.Substrate temperature, H2 flow rate, microwave power, DC bias, pulse bias and duty factor of pulse bias were chosen as parameters for a six-factor-five-level orthogonal table and mechanical properties of DLC film such as friction coefficient, wear rate, micro-hardness and ratio of D-peak and G-peak area in Raman spectrumof the films were introduced as indexes, respectively.Range analysis show that for different index,the optimized combination of parameters is a little different.In selected parameter ranges, pulse bias is the most important factor affecting all of the measured properties.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2011(036)003【总页数】5页(P44-48)【关键词】气相沉积;类金刚石碳膜;正交实验;摩擦磨损性能【作者】谷坤明;王超;毛斐;虞烈;汤皎宁【作者单位】深圳大学材料学院深圳市特种功能材料重点实验室,广东深圳,518060;深圳大学材料学院深圳市特种功能材料重点实验室,广东深圳,518060;深圳大学材料学院深圳市特种功能材料重点实验室,广东深圳,518060;西安交通大学机械学院,陕西西安,710049;深圳大学材料学院深圳市特种功能材料重点实验室,广东深圳,518060【正文语种】中文【中图分类】O484近年来，类金刚石碳膜 (DLC膜)因其高硬度、优异的抗磨损性能、低摩擦因数以及良好的化学稳定性等一系列优异的性能引起了工业界的广泛关注。
非对称磁镜场ecr氧等离子体刻蚀cvd金刚石膜
非对称磁镜场ecr氧等离子体刻蚀cvd金刚
石膜
1非对称磁镜场ECR氧等离子体刻蚀CVD金刚石膜非对称磁镜场ECR氧等离子体刻蚀CVD金刚石膜（异步电子捕获反应氧等离子体化学气相沉积）是一种利用电磁场对氧等离子体进行加速，以便刻蚀并形成金刚石纳米膜的先进方法。
它使得在较低电压或低电流下实现快速的膜厚增加，具有良好的改变结构的灵活性。
1.1工作原理
由于在低能量下，氧分子大多数不会受到电场的影响，因此，将一个强磁铁放置在电极中间，利用它产生的一个偏对称的磁场，经过电场加速后，氧等离子体就能自由穿过电极，优于非磁镜场等离子体。
ECR氧等离子体刻蚀CVD的工作原理是通过磁场和电场共同作用使C2H4或CH4诱导分子被电子衰减为CH3和H*团簇分子，然后在金属基体上形成初始发展的贴合结构，以及形成纳米金刚石带的结构。
1.2优势
非对称磁镜场ECR氧等离子体刻蚀CVD金刚石膜具有良好的灵活性，可以在低电压/电流下较快地增加膜厚。
它还可以准确地控制纳米
晶体的结构，例如结构形状、平整度、粗糙度和孔隙率。
此外，还可以在表面施加离子层，使对刻蚀的细微加工更加精确。
1.3应用
非对称磁镜场ECR氧等离子体刻蚀CVD金刚石膜广泛应用于半导体装置、硬度钢化、探针门电极、锂离子电池电极和电子器件等。
随着CVD化学气相沉积技术在半导体领域的不断改进，应用空间将越来越广阔。
2总结
非对称磁镜场ECR氧等离子体刻蚀CVD金刚石膜具有快速膜厚增加、改变结构的灵活性、准确控制纳米晶体结构的优势，为半导体集成电路的制造提供了新的选择，并可广泛应用在硬度钢化、探针门电极、锂离子电池电极、电子器件等领域。
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路程。
T 2d2p
等离子体：气体放电过程中分子、离子、电子混合存在,形 成相对稳定的状态，称为等离子体。
气体辉光放电：气体直流放电特性，特点是辉光放电时放电 管管压降、电流稳定，气体呈现辉光。
化学气相沉积：在等离子状态下，一些离子在真空室中发生 化学反应，形成固体沉积下来，称为化学气相沉积。
d1
n2
d2
n 2N1
正入射下：
Rs
Rp
n0
n
0
nk1
nk1
n1 n2
n1 n2
2N
2N
2
3 650nm LD中应用到的典型λ/4膜系
3.1 重点概念 增透膜：设计膜系的反射率低于不镀膜时的反射率,称为增透膜或减反膜。 高反膜：设计膜系的反射率高于不镀膜时的反射率,称为高反膜。
1
k 1
组合导纳： Y C
B
0 n0
n1
nk n k1
k1
反射率：
*
R s, p
0 0
Y Y
0 0
Y Y
η0是入射介质
2.4 单层膜正入射的反射率极值（菲涅尔振幅系数公式）
正入射：入射角为0，即θ0 =0。
R=
3.52 3.52
1.5 8 2.3 1.5 8
2
96%
2.3
3.3.2 R=85% 膜系结构： GaAs|(Si02|SiNx)3|Air
3.52
1.5
6
2
R=
2.3
SiNx Si4 H N2- SiNx H2
4.3 折射率和膜厚控制
折射率控制：改变工艺参数，如微波功率、反应气体流 量等
膜厚控制： 控制工艺条件和工艺时间
0 n1
n1
d1
1
n2
2
0 n0 n1
N nk n k1
k1
n0
n1
d1
n2
d2
n1 n2 n1 n2 n 2N1
n1
0 1 2 0 Rs Rp
s p
n1
d1
n2
反射率极值：正入射情况下，在薄膜的光学厚度 n1d1为 λ/4的整数倍时，反射率R取极值。 （菲涅尔振幅系数公式）
i
2
is ip ni
Rs
Rp
n0
ห้องสมุดไป่ตู้
n12 n2
n0
n12 n0n2
2
2 膜系设计基本理论
2.1 光在自由空间传播的基本概念和公式:
横波：波的振动方向与传播方向垂直。
光的偏振： 光的振动方向与传播方向的不对称性叫光的 偏振。
光的正弦波表示： 2
E ACos(t nd )
0
自由空间的光程： Δ= nd
光的干涉：两束 相干光在迭加区域内，某些区域光强减 小，某些区域光强增大的现象。本质上是波的迭加。单 色光在空间某点能否形成干涉要看能否形成固定相位差。
n1
n1
n2
d1 d2 d1 d2
d1
2.3 光在分层均匀介质薄膜的传播的基本概念和公式:
(建立光在薄膜中传播的麦克斯韦方程组，根据边界条件求解，得到干 涉矩阵)
折射定律： n0Sin0 n1Sin1 ... nk1Sink1
光在薄膜中传播的光程差：
1 2n1d1Cos1
薄膜的光学厚度：
1 2
3.52
1.
5
6
87.5%
2.3
3.3.3 R=30% 膜系结构： GaAs|Si02|Si02|Air
R=
3.52 3.52
1.52 1.5
1.52
2
31.1%
1.5
3.3.2 R=5%
n1d1
薄膜的相位厚度：
1
2
n1d1Cos1
0 n0
n1
d1
1
艾塔参量 S光 is niCosi ， P光 ip ni / Cosi
干涉矩阵（特征矩阵）：
B
C
k i1
Cos i ji Sin i
jSini /i Cos i
1.2 英文翻译 ：
Electron Ceclotron Resonance Chemical Vapor Deposition 电子回旋共振化学气相沉积
1.3 设备基本原理：微波激励、磁场限制气体辉光放电产生 等离子体，在淀积室中反应并沉积形成介质膜。微波激 励气体辉光放电，磁场可以增加离子行程，增加等离子 体密度，并在一定程度上限制离子。离子在淀积室中反 应，沉积在衬底上形成薄膜。
膜系结构： GaAs|Si02|Air
R=
3.52
1.5
2
2
1
3.52
1.5 1
2
4.8%
3.3.4 R=0%
膜系结构： GaAs|SiNx|Si02|Air
R=
3.52
n1
2
2
1.4
1.4 设备示意图（未反映水电气系统）。
机械泵
工作气
主阀
真空计3
气 控
扩散泵
箱 手动阀
增压泵
手动阀 冷阱
硅烷 其它混合气
波导
磁场 微波源
衬底 观察窗
淀积室
机械控制 真空计4
分子泵
机械泵
仪表
主机 预真空室 机械手 装料门 侧阀
1.5 设备结构图（未反映水电气系统）。
1.6 重点概念
分子的平均自由程：分子在连续两次碰撞之间所走过的平均
ECRCVD设备镀膜工艺 及膜系设计理论讲座
制作：李雪冬
1. ECRCVD设备的基本原理 2. 膜系设计基本理论
3. 650nm LD中应用到的典型λ/4膜系 4. 设计好的膜系在ECRCV设备上如何实
现
1 ECRCVD设备的基本原理
1.1 工艺目的：在半导体激光器的前后腔面镀光学介质膜用 以形成谐振腔。
3.52
n1
2
0%
1.4
n1= 1.4 3.52 2.6
4 设计好的膜系在ECRCV设备上如何实现
4.1 工艺基本过程：
放入工艺气体
微波启动，计时
计时结束，微波停止
4.2 反应方程式:
SiO2 Si4 H O2- SiO2 H2
2.2 光在两种均匀介质界面的传播的基本概念和公式： 入射面：入射光线与入射点处界面法线所构成的平面 入射角：入射光线与入射点处界面法线所构成的夹角
折射定律: n0 sinθ0= n1 sinθ1
0
R
n0
n1
1 T
S光、P光：偏振光在入射界面按振动分量分解成S光、P 光。S光的振动方向垂直与入射面，P光的振动方向平行 与入射面，界面对S光和P光有不同的反射率。
无影响膜层：在正入射下，薄膜的光学厚度 n1d1为 λ/2的 整数倍时，特征矩阵为单位矩阵，对膜系没有影响。
2.5 周期性λ/4膜系的基本概念和公式
周期性λ/4膜系：膜系结构周期性重复，各层膜的光学厚 度均为λ/4，又称规则膜系。
图例
n0
n1
d1
n2
d2
N
n1
d1
n2
d2
n1
3.2 基本膜系设计参数选取
波长λ=650nm
因为激光器内发散角小于10°，可近似为正入射。
入射介质近似为GaAs，出射介质为空气 。
n0=3.52
nk+1=n2N+1=1
膜层介质为Si02、SiNx 。
n1=1.46~1.52
n2=1.8~2.8
3.3 典型规则膜系：
3.3.1 R=95% 膜系结构： GaAs|(Si02|SiNx)4|Air