薄膜沉积
薄膜沉积原理分析课件
研究和发展新的薄膜沉积技术，如原子层沉积（ALD）、脉冲激光沉积（PLD）、化学气相沉积（CVD）等。
新技术
通过调整工艺参数和材料组成，提高薄膜的性能，如力学性能、光学性能、电学性能等。
实现对薄膜结构和性能的精确控制，以满足不同应用领域的严格要求。
控制
优化
跨学科
将薄膜沉积技术应用于其他学科领域，如生物医学、能源、环境等。
详细描述
金属有机物化学气相沉积采用金属有机化合物作为反应前驱体，通过热解或等离子体增强方式在基底上形成金属或金属氧化物薄膜。该方法具有较高的成膜质量和可调的薄膜性质，广泛应用于微电子、光电子和催化等领域。
利用激光诱导化学反应，在局部快速形成高质量薄膜。
总结词
激光化学气相沉积通过高能激光束诱导局部化学反应，在基底上快速形成高质量薄膜。该方法具有高精度、高分辨率和高沉积速率等特点，适用于制备微纳结构薄膜和功能薄膜。
脉冲激光沉积是一种利用脉冲激光束将靶材熔化并形成等离子体，然后将等离子体沉积在基底表面的方法。
延时符
化学气相沉积原理
通过加热反应气体，使其在基底上发生化学反应形成薄膜。
总结词
热化学气相沉积利用高温条件，使反应气体在基底表面发生热分解或化学反应，形成固态薄膜。该方法具有较高的沉积速率和较成熟的工艺，广泛应用于制备各种功能薄膜。
在真空蒸发镀膜过程中，首先将蒸发材料放入坩埚中，然后加热坩埚使材料蒸发。蒸发出来的原子或分子在真空中向四面八方运动，最终沉积在基底表面形成薄膜。
溅射镀膜是一种利用高能离子轰击靶材表面，使靶材原子或分子溅射出来并沉积在基底表面的方法。
在溅射镀膜过程中，惰性气体在电场的作用下加速并撞击靶材表面，使靶材原子或分子从表面溅射出来。这些溅射出来的原子或分子在真空中向四面八方运动，最终沉积在基底表面形成薄膜。
薄膜沉积工艺原理
薄膜沉积工艺原理
薄膜沉积工艺是指将材料蒸发、溅射或化学气相沉积等方法将原子或分子以单层或多层覆盖在基底表面上的过程。
其原理可以简述如下：
1. 蒸发沉积：将材料加热到足够高的温度，使得材料表面的原子或分子能够克服束缚力，从而从固体材料表面蒸发出去。
薄膜材料的原子或分子蒸发后冷凝在基底表面上，形成薄膜。
2. 溅射沉积：通过施加高压电弧、激光或离子束等能量源，将固体材料中的原子或分子击出，并沉积在基底表面上。
溅射沉积能够产生较高质量的薄膜，其沉积速率和成膜厚度可以通过调节能量源的强度和工艺参数来控制。
3. 化学气相沉积：将所需的反应气体引入反应室中，在适当的温度下，材料的原子或分子与反应气体发生化学反应并沉积在基底表面上。
化学气相沉积具有较高的沉积速率和较好的均匀性，且适用于多种材料的沉积。
总的来说，薄膜沉积工艺是通过将原子或分子从材料表面蒸发出来或通过化学反应使其沉积在基底表面上，形成具有特定性能的薄膜。
通过控制工艺参数和材料选择，可以实现对薄膜沉积速率、组成和微结构的精确控制。
半导体技术-薄膜沉积
薄膜沉积薄膜的沉积，是一连串涉及原子的吸附、吸附原子在表面的扩散及在适当的位置下聚结，以渐渐形成薄膜并成长的过程。
分类及详述：化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition）——CVD反应气体发生化学反应，并且生成物沉积在晶片表面。
物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）——PVD蒸镀（Evaporation）利用被蒸镀物在高温（近熔点）时，具备饱和蒸汽压，来沉积薄膜的过程。
溅镀（Sputtering）利用离子对溅镀物体电极（Electrode）的轰击（Bombardment）使气相中具有被镀物的粒子（如原子），沉积薄膜。
化学气相沉积 (Chemical Vapor Deposition；CVD)用高温炉管来进行二氧化硅层的成长，至于其它如多晶硅 (poly-silicon)、氮化硅 (silicon-nitride)、钨或铜金属等薄膜材料，要如何成长堆栈至硅晶圆上？基本上仍是采用高温炉管，只是因着不同的化学沉积过程，有着不同的工作温度、压力与反应气体，统称为「化学气相沉积」。
既是化学反应，故免不了「质量传输」与「化学反应」两部分机制。
由于化学反应随温度呈指数函数变化，故当高温时，迅速完成化学反应，对于化学气相沉积来说，提高制程温度，容易掌握沉积的速率或制程的重复性。
高温制程有几项缺点：1．高温制程环境所需电力成本较高。
2．安排顺序较后面的制程温度若高于前者，可能破坏已沉积材料。
3．高温成长的薄膜，冷却至常温后，会产生因各基板与薄膜间热胀缩程度不同的残留应力 (residual stress)。
所以，低制程温度仍是化学气相沉积追求的目标之一，如此一来，在制程技术上面临的问题及难度也跟着提高。
按着化学气相沉积的研发历程，分别简介「常压化学气相沉积」、「低压化学气相沉积」及「电浆辅助化学气相沉积」：1．常压化学气相沉积(Atmospheric Pressure CVD；APCVD)最早研发的CVD系统，是在一大气压环境下操作，设备外貌也与氧化炉管相类似。
薄膜沉积方案1500字
薄膜沉积方案简介薄膜沉积是一种常用的工艺，用于在材料表面形成一层薄膜。
薄膜沉积方案涉及多个步骤和参数的控制，以确保薄膜的质量和性能。
在本文档中，我们将介绍一种基于物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）的薄膜沉积方案。
步骤步骤一：底层准备在开始薄膜沉积之前，需要对底层进行准备。
首先，清洁底层表面，确保其干净无尘。
然后，使用化学方法将其表面氧化，以增强薄膜与底层的结合力。
最后，在底层上保持一定的温度，以提高薄膜的结晶性。
步骤二：靶材制备薄膜沉积过程中需要使用靶材，靶材的选择和制备对薄膜质量有重要影响。
选择的靶材应与被沉积材料具有良好的相容性，并能提供足够的蒸发率。
制备过程中需要注意保持靶材的纯净性和形状的一致性。
步骤三：真空抽取薄膜沉积需要在真空环境中进行，以避免氧气和水分对薄膜质量的影响。
在开始薄膜沉积之前，需要使用真空泵将反应室抽取至所需的真空度。
这一步骤的时间长短取决于所需的真空水平和设备性能。
步骤四：靶材蒸发在薄膜沉积过程中，需要将靶材蒸发，生成蒸发材料的蒸汽，并沉积在底层表面形成薄膜。
通过加热靶材，使其达到蒸发温度，从而实现蒸发过程。
蒸发材料的选择和温度的控制对薄膜沉积的质量和性能至关重要。
步骤五：薄膜沉积在完成靶材蒸发后，蒸发材料的蒸汽会沉积在底层表面形成薄膜。
薄膜沉积的速率和均匀性取决于多个参数，如蒸发材料的蒸发率、沉积时间和沉积温度等。
应根据具体要求进行调整和控制。
步骤六：薄膜后处理完成薄膜沉积后，常需要进行后处理以提高薄膜的性能和质量。
后处理的具体方法依赖于薄膜材料的特性和应用需求。
常见的后处理方法包括热退火、离子注入和化学处理等。
参数控制气氛压力薄膜沉积过程中气氛压力的控制对薄膜质量有重要影响。
过高的气氛压力可能导致杂质的污染，而过低的气氛压力可能影响薄膜的沉积速率和均匀性。
应根据具体需求选择适当的气氛压力范围。
蒸发温度蒸发温度是控制靶材蒸发的重要参数。
薄膜的沉积过程
薄膜的沉积过程
薄膜沉积是指将材料沉积到基底表面形成一层薄膜的过程。
这个过程在微电子、光电子、纳米技术等领域都有广泛的应用。
薄膜沉积过程可以分为物理气相沉积和化学气相沉积两种方法。
1. 物理气相沉积
物理气相沉积是指通过高能粒子（如电子束、离子束）或热源（如电阻丝）将材料加热至高温，使其蒸发或溅射到基底表面上形成一层薄膜的过程。
这种方法适用于制备金属、合金、硅等材料的薄膜。
2. 化学气相沉积
化学气相沉积是指通过化学反应将材料从气体状态转变为固态并在基底表面上形成一层薄膜的过程。
这种方法适用于制备半导体、绝缘体和金属等材料的薄膜。
化学气相沉积可以分为以下几种类型：
（1）热化学气相沉积（CVD）
CVD是一种将气态前驱体在高温下分解反应产生材料沉积在基底表面
的方法。
CVD适用于制备SiO2、Si3N4、MoSi2等材料的薄膜。
（2）物理化学气相沉积（PVD）
PVD是指通过物理手段将材料从固态转变为气态，然后在基底表面上
形成一层薄膜的过程。
PVD适用于制备金属、合金、氧化物等材料的
薄膜。
（3）原子层沉积（ALD）
ALD是一种将前驱体分子和反应剂交替注入反应室中，每次只有一个
单层原子或分子被沉积在基底表面上的方法。
ALD适用于制备高质量、均匀性好的绝缘体和金属薄膜。
总之，不同类型的薄膜沉积方法具有不同的特点和优缺点，在实际应
用中需要根据具体情况选择合适的方法。
3 薄膜沉积工艺
3 薄膜沉积工艺3薄膜沉积工艺薄膜沉积工艺是一种将材料以薄膜的形式沉积在基底表面的技术。
这种工艺广泛应用于电子、光电子、光学、纳米技术等领域，具有重要的科学研究和应用价值。
本文将介绍薄膜沉积工艺的基本原理、主要方法和应用领域。
一、薄膜沉积工艺的原理薄膜沉积工艺是通过物理或化学方法将材料以原子或分子的形式沉积在基底表面，形成一层均匀的薄膜。
其原理可以简单概括为两个方面：一是在基底表面形成薄膜的核心过程，包括原子或分子的吸附、扩散和聚集等；二是在基底表面形成薄膜的外部过程，包括气相传输、表面反应和薄膜成核等。
二、薄膜沉积工艺的方法1. 物理气相沉积（PVD）：物理气相沉积是利用物理方法将材料以原子或分子的形式沉积在基底表面的方法。
常用的物理气相沉积方法有蒸发、溅射、激光熔融等。
这些方法具有成本低、沉积速度快、薄膜质量好等优点，广泛应用于半导体、电子器件等领域。
2. 化学气相沉积（CVD）：化学气相沉积是利用化学反应将材料以原子或分子的形式沉积在基底表面的方法。
常用的化学气相沉积方法有热CVD、等离子体CVD、激光化学气相沉积等。
这些方法具有沉积速度快、薄膜质量好、沉积温度低等优点，广泛应用于光电子、光学器件等领域。
3. 溶液法沉积：溶液法沉积是将溶解了材料的溶液涂覆在基底表面，通过溶剂的挥发或化学反应形成薄膜的方法。
常用的溶液法沉积方法有旋涂法、浸渍法、喷涂法等。
这些方法具有简单易行、成本低等优点，广泛应用于柔性电子、生物医学等领域。
三、薄膜沉积工艺的应用1. 电子器件领域：薄膜沉积工艺在电子器件领域的应用非常广泛，如硅薄膜太阳能电池、有机发光二极管（OLED）、薄膜晶体管（TFT）等。
2. 光学器件领域：薄膜沉积工艺在光学器件领域的应用也非常重要，如反射镜、透镜、滤光片等。
3. 纳米技术领域：薄膜沉积工艺在纳米技术领域的应用也十分广泛，如纳米粒子薄膜、纳米线薄膜等。
总结：薄膜沉积工艺是一种将材料以薄膜的形式沉积在基底表面的技术。
第3章 薄膜沉积的物理方法
1、初 衷为克：服电阻加热蒸发的缺点而引入：
2、电 子热空阴心枪极阴分型极类型(电由子难由发熔惰射金性机属气制制体不成电同的离)灯形：丝成发的射等热离电子子体；引出电子。
3、应用场合：适用于高纯度、高熔点、易污染薄膜材料的沉积。
4、优、缺点：
加可热避温免度来高自，坩可锅蒸、发加任热何体材和料支；撑部件的污染； 电过电子高子束的枪的加系绝热统大功复部率杂分会，能对设量薄备会膜昂被沉贵坩积。锅系的统水造冷成系强统烈带的走热，辐热射效；率较低；
■ 蒸发与凝聚同时发生，动态双向进行；
■ T 一定时，动态平衡时的蒸汽压即平衡蒸汽压
、怎样实现蒸发条件？ 凝聚； 蒸发 净蒸发 ■ Pi > Pei
Pi < Pei
(
> 0)
2
Pe /Torr
升温 ：
课本： 图 、 P29-30 2.2 a b
真空：
T Pei
充系入统其总它压气P体：目标物质分压Pi 也随之
PVD的工程分类：
西安理工大学
Xi'an University of Technology
基于气相粒子发射方式不同而分！
-1-
材料科学薄与膜工材程学料院与2技00术8©
3 薄膜沉积的物理方法
Thin Film Materials & Technologies
3.1 真空蒸发沉积（蒸镀）
3.1.1 真空蒸发沉积的概念及物理学基础
Xi'an University of Technology
-4-
Thin Film Materials & Technologies
Knudsen余弦定律 材料科学薄与膜工材程学料院与2技00术8©
半导体薄膜沉积工艺
半导体薄膜沉积工艺半导体薄膜沉积工艺是制造半导体器件中必不可少的一步，它直接影响到器件的性能和质量。
本文将对半导体薄膜沉积工艺进行详细介绍。
一、薄膜沉积的概念和分类薄膜沉积是指在半导体器件制造过程中，在衬底上沉积一层薄膜材料，用于改变器件的电学、光学、磁学等性质。
根据沉积方法的不同，薄膜沉积可以分为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两种主要类型。
物理气相沉积是利用物理手段将固态材料转化为气态，再通过凝结使其沉积在衬底上。
常见的物理气相沉积方法有磁控溅射、电子束蒸发和激光熔化等。
化学气相沉积则是通过化学反应将气态前驱体转化为沉积物，沉积在衬底上。
常见的化学气相沉积方法有低压化学气相沉积（LPCVD）、热化学气相沉积（CVD）和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）等。
二、物理气相沉积工艺1. 磁控溅射磁控溅射是利用高能量离子轰击靶材表面，使其溅射出物质并沉积在衬底上的方法。
该方法具有沉积速率快、沉积物质纯度高的优点，广泛应用于制备金属薄膜和合金薄膜。
2. 电子束蒸发电子束蒸发是利用电子束对靶材进行加热，使其蒸发并沉积在衬底上的方法。
该方法可以得到高纯度的薄膜，适用于制备金属、氧化物和硅等材料的薄膜。
3. 激光熔化激光熔化是利用激光对靶材进行加热，使其熔化并沉积在衬底上的方法。
该方法可以得到高质量的薄膜，常用于制备多晶硅薄膜和非晶硅薄膜等。
三、化学气相沉积工艺1. 低压化学气相沉积（LPCVD）低压化学气相沉积是在较低的压力下进行的化学气相沉积。
该方法通常需要较高的沉积温度，适用于制备高质量的薄膜。
常见的应用有多晶硅薄膜、氮化硅薄膜和氮化铝薄膜等。
2. 热化学气相沉积（CVD）热化学气相沉积是在较高的沉积温度下进行的化学气相沉积。
该方法可以得到高沉积速率和良好的均匀性，适用于制备氮化物、碳化物和氧化物等薄膜。
3. 等离子体增强化学气相沉积（PECVD）等离子体增强化学气相沉积是在较低的沉积温度下进行的化学气相沉积。
薄膜沉积方法
薄膜沉积方法一、引言薄膜沉积方法是一种用于制备薄膜材料的关键技术。
它在电子器件、光学器件、太阳能电池等领域具有广泛的应用。
本文将介绍薄膜沉积方法的原理、分类以及一些常用的技术。
二、薄膜沉积方法的原理薄膜沉积方法是通过将材料原子或分子逐层沉积在基底上，形成具有特定功能和性质的薄膜。
常用的薄膜沉积方法主要有物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）以及溶液法等。
三、薄膜沉积方法的分类1. 物理气相沉积（PVD）物理气相沉积是利用物理手段将材料蒸发、溅射或者离子轰击后沉积在基底上。
常见的物理气相沉积方法有热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射等。
这些方法能够得到高纯度、致密度高的薄膜，但是制备过程中需要高真空环境。
2. 化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是利用化学反应将材料原子或分子沉积在基底上。
常见的化学气相沉积方法有热CVD、等离子CVD、低压CVD等。
这些方法能够制备多种材料的薄膜，具有较好的均匀性和控制性。
3. 溶液法溶液法是将溶解有所需材料的溶液倾倒在基底上，通过溶剂的挥发或者化学反应使溶质沉积在基底上。
常见的溶液法有旋涂法、浸渍法、喷雾法等。
这些方法制备简单、成本低，适用于大面积薄膜的制备。
四、常用的薄膜沉积技术1. 热蒸发热蒸发是将材料加热至其沸点，使其蒸发并沉积在基底上。
这种方法适用于蒸发温度较低的材料，如金属薄膜。
2. 磁控溅射磁控溅射是利用高能离子轰击靶材，使其溅射出的原子或分子沉积在基底上。
这种方法能够制备各种材料的薄膜，但需要高真空环境。
3. 化学气相沉积化学气相沉积是通过化学反应将材料原子或分子沉积在基底上。
这种方法可以制备复杂的多层薄膜，并具有较好的控制性和均匀性。
4. 旋涂法旋涂法是将溶解有所需材料的溶液倒在基底上，然后通过高速旋转基底使溶液均匀涂布在基底上。
这种方法适用于制备有机薄膜。
五、总结薄膜沉积方法是制备薄膜材料的重要技术，不同的方法适用于不同的材料和应用领域。
物理气相沉积、化学气相沉积和溶液法是常用的薄膜沉积方法。
集成电路薄膜沉积
集成电路薄膜沉积介绍集成电路薄膜沉积是现代集成电路制造过程中的关键步骤之一。
它是指将薄膜材料沉积在集成电路芯片的表面，以实现电路功能和保护芯片。
本文将详细介绍集成电路薄膜沉积的过程、方法和应用。
薄膜沉积的原理薄膜沉积是将薄膜材料以原子、离子或分子形式沉积在基底表面的过程。
常用的薄膜沉积方法包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。
物理气相沉积（PVD）物理气相沉积是利用真空蒸发、离子束溅射或磁控溅射等方法将薄膜材料从固体源蒸发或溅射，并沉积在基底表面。
这种方法适用于沉积金属膜、氧化物膜和氮化物膜等薄膜材料。
化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是利用化学反应使气相中的薄膜前驱体分解生成固态薄膜，并沉积在基底表面。
常见的CVD方法有热CVD、低压CVD和气相淀积等。
该方法可用于沉积非金属薄膜材料，如多晶硅、氮化硅等。
薄膜沉积的步骤薄膜沉积的过程通常包括前处理、沉积、后处理和质量检测等步骤。
前处理前处理是为了准备好基底表面，以使薄膜能够良好地附着在其上。
通常包括清洗、蚀刻和表面修饰等步骤。
1.清洗基底表面，去除尘埃、有机物和氧化物等杂质。
2.蚀刻基底表面，去除表面氧化层，提高接触性和附着性。
3.表面修饰，如引入功能分子以改善特定性能。
沉积沉积是将薄膜材料沉积在基底表面的步骤。
根据材料和方法的不同，可以采用PVD或CVD等沉积方法。
1.物理气相沉积：–真空蒸发：将固态薄膜材料加热至其气化温度，使其蒸发成气体，然后通过凝结在基底表面。
–离子束溅射：利用高能离子束轰击固态薄膜材料，将其溅射到基底表面形成薄膜。
–磁控溅射：在磁场作用下，将固态薄膜材料离子化并溅射到基底表面。
2.化学气相沉积：–热CVD：通过热分解化学前驱体，使其生成固态薄膜并沉积在基底表面。
–低压CVD：在较低压力下进行CVD，可控制沉积速率和薄膜性质。
–气相淀积：通过气相反应，生成固态薄膜颗粒同时沉积在基底表面。
后处理后处理是为了改善薄膜性质，如晶格结构、表面光洁度和薄膜应力等。
薄膜沉积 thermal process
薄膜沉积 thermal process
薄膜沉积是一种常见的热处理过程，用于在材料表面形成薄膜层。
这种过程可以通过不同的方法实现，如物理气相沉积、化学气相沉积和物理液相沉积等。
薄膜沉积的目的是为了增强材料的特性，提高其性能和应用范围。
在薄膜沉积的热处理过程中，首先需要将材料加热到一定的温度。
这样可以提高材料的表面活性，使其更容易与气体或液体中的前驱体发生反应。
在反应过程中，前驱体会分解或反应，生成新的物质，然后沉积在材料表面，形成薄膜层。
热处理过程中的温度控制非常重要。
温度过高会导致材料熔化或氧化，从而影响薄膜的质量。
而温度过低则会使反应速率减慢，导致薄膜的生长速度变慢。
因此，在薄膜沉积过程中，需要精确控制温度，以保证薄膜的质量和性能。
热处理过程中的气氛也非常重要。
不同的气氛会对反应产物的形成和薄膜的质量产生影响。
例如，在化学气相沉积中，常用的气氛有氮气、氢气和氧气等。
这些气氛可以调节反应的速率、选择性和产物的组成，从而得到不同性质的薄膜。
薄膜沉积的热处理过程还需要考虑其他因素，如时间和压力等。
时间的长短会影响薄膜的生长速率和厚度，而压力则会影响前驱体的输送和反应速率。
因此，在实际操作中，需要根据具体材料和薄膜
的要求来选择合适的时间和压力条件。
薄膜沉积的热处理过程是一种重要的表面处理技术，可以用于改善材料的性能和应用性。
通过精确控制温度、气氛、时间和压力等参数，可以得到具有特定性质和结构的薄膜层。
这种技术在材料科学、电子学、光学等领域具有广泛的应用前景。
半导体制造工艺薄膜沉积上
半导体制造工艺薄膜沉积随着半导体工业的快速发展，人们对芯片质量的要求也越来越高。
薄膜沉积作为芯片制造过程中的一项重要工艺，在半导体工业中具有极其重要的作用。
本文将介绍薄膜沉积的基本概念、分类以及制备方法，并对其中的一些细节进行分析和探讨。
什么是薄膜沉积薄膜沉积（Thin Film Deposition）是在基底表面制备极其薄的物质层的技术。
这些薄膜通常是微米或纳米级别的，这些物质通常具有单晶或多晶结构，然后用于半导体器件、光电器件、传感器等领域。
在晶体生长时，沉积的晶体结构是由基底表面的原子排列方式决定的。
薄膜沉积的分类根据不同的沉积原理，薄膜沉积可以分为化学气相沉积、物理气相沉积、溅射沉积、化学涂敷沉积等多种类型。
下面针对几种较为常见的薄膜沉积进行详细介绍：化学气相沉积化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）是一种常见的薄膜沉积方法。
该方法通过将反应气体混合后加热，用于生成可沉积的气体，然后让气体接触到基底表面，生成一层新的材料。
在CVD方法中，沉积的材料运输是通过气态反应器中的化学反应实现的。
利用不同的化学反应条件，可以制备出多种材料。
常用的CVD方法有PECVD （Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition）和LPCVD（Low-pressure Chemical Vapor Deposition）。
物理气相沉积物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，简称PVD），也称为蒸镀，是一种利用高温蒸发和凝结作用的方法。
物理气相沉积主要通过基底加热和靶材蒸发的方式来实现。
靶材通常是纯金属或金属合金。
使用物理气相沉积技术可以制备金属、金属合金和其他材料的薄膜，例如在生产光学镜片时用于制备光学膜。
常见的沉积方法有单个磁控溅射（Magnetron Sputtering）和电弧溅射（Arc Sputtering）。
第三部分 薄膜沉积技术
3.4.4 脉冲激光沉积技术
采用高能脉冲激光的加热作用，使膜层材 料蒸发在基片上形成薄膜的技术。
3.5 离子束辅助方法
在热蒸发镀膜过程中增设离子发生器——离子源，产生离子束，在热 蒸发进行的同时，用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密的均匀结 构，使膜层的稳定性提高，达到改善膜层的光学和机械性能的目的。 作用：镀前轰击，镀中轰击。 冷阴极PIG辉光放电离子源、热阴极Kaufman源、霍尔离子源和等离 子体源
电子束蒸发
利用在高真空环境下电子束的高能轰击加热作用 来使膜料汽化或升华达到镀膜作用的方法。 优点：束斑大小可调，位置可控，方便用大的或 小的坩埚；可一枪多坩埚，可使用多种膜料；灯 丝可屏蔽，不受污染，寿命长；可蒸发高熔点材 料；可快速升温到蒸发温度，化合物分解小；膜 料粒子初始动能高，膜层填充密度高，机械强度 好；使用维修方便。
3.4.1 热蒸发法
概念： 就是采用外界能量使薄膜材料升温，从而 使膜料汽化或升华在基片上的镀膜方法。 形式： 电阻加热蒸发、电子束蒸发 优点：设备简单，大多数膜料都可以蒸发 缺点：膜层不能再现块状材料的性能。
电阻加热蒸发
优点：简单、经济、操作方 便 缺点：不能蒸发高熔点材料、 膜料容易分解、膜料粒子初 始动能小，膜层填充密度低， 机械强度差。 选用蒸发源应考虑的因素： 熔点高、热稳定性好、不与 膜料反应。 常用蒸发源的形状：舟状、 丝状等。
3.2.1 溶胶凝胶法
优点： （1）由于溶胶－凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而 形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的时间内获得分子水 平的均匀性，在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平 上被均匀地混合。 （2）由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均匀定量地掺入 一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂。 （3）与固相反应相比，化学反应将容易进行，而且仅需要较 低的合成温度，一般认为溶胶一凝胶体系中组分的扩散在纳米 范围内，而固相反应时组分扩散是在微米范围内，因此反应容 易进行，温度较低。 （4）选择合适的条件可以制备各种新型材料。 缺点： （1）目前所使用的原料价格比较昂贵，有些原料为有机物， 对健康有害； （2）通常整个溶胶－凝胶过程所需时间较长，常需要几天或 儿几周： （3）凝胶中存在大量微孔，在干燥过程中又将会逸 出许多气体及有机物，并产生收缩。
PVD薄膜沉积工艺及设备
PVD薄膜沉积工艺及设备薄膜沉积工艺是指将材料以薄膜的形式沉积在基底上的过程。
薄膜沉积广泛应用于半导体、光电子、化学、材料等领域，对于制备各类微电子器件、光电子器件、传感器、涂层材料等起着重要作用。
其中，物理气相沉积（PVD）是一种常用的薄膜沉积工艺，本文将对PVD薄膜沉积工艺及设备进行详细介绍。
PVD薄膜沉积工艺是通过物理方法，将目标材料表面原子或分子从固体态转化为气相态，并在此过程中形成凝聚到基底表面的薄膜。
PVD薄膜沉积工艺包括了蒸发沉积、溅射沉积和离子束沉积等几种不同的方法。
以下分别对这几种方法进行介绍。
蒸发沉积是最简单的一种PVD薄膜沉积方法。
其基本原理是将固态目标材料加热到一定温度，使其表面原子或分子获得足够的热能，从而转化为气相态，并经过扩散到基底表面沉积形成薄膜。
蒸发沉积可以通过热蒸发、电子束蒸发和激光蒸发等方法实现。
溅射沉积是一种利用目标材料被离子轰击而从固态转化为气相，然后沉积到基底表面的PVD薄膜沉积方法。
溅射沉积主要包括磁控溅射和电弧溅射两种方式。
在磁控溅射中，通过施加磁场使得离子在靶表面形成环状轨道，从而实现离子轰击靶材并将其剥离成粒子，最终沉积到基底表面形成薄膜。
电弧溅射则是通过高能电弧加热靶材并使用气体离子轰击的方式实现薄膜的沉积。
离子束沉积是一种将目标材料通过离子化并施加高能电场使其沉积到基底表面的薄膜沉积方法。
离子束沉积主要包括了离子束辅助沉积和离子束极化沉积两种方式。
离子束辅助沉积利用高能离子束轰击基底表面，提高基底表面的活性，从而促进薄膜的成核和生长。
离子束极化沉积则是通过施加电场使离子束发生极化，改变离子束的性质，进而实现薄膜的沉积。
PVD薄膜沉积设备是实现PVD薄膜沉积工艺的关键工具。
常见的PVD薄膜沉积设备包括蒸发器、溅射器和离子束设备等。
蒸发器通常由源材料装置、加热装置和抽气系统等组成。
源材料装置用于装载目标材料，加热装置则用于加热目标材料，使其蒸发成为气相。
半导体中薄膜沉积的作用
半导体中薄膜沉积的作用半导体中薄膜沉积的作用，嘿，听起来挺高大上的，不过其实这玩意儿在我们生活中可无处不在。
你有没有想过，手机屏幕上那些闪闪发光的东西、电脑里的芯片，都是怎么来的？对，就是这些薄膜沉积。
我们来聊聊这个话题，轻松愉快，绝不让你觉得枯燥。
薄膜沉积就像是在给半导体穿衣服。
想象一下，没穿衣服的半导体就像是赤裸裸的你，走在大街上，真是有点让人难为情呀。
而薄膜就像是一层保护膜，把它包裹得妥妥的，既美观又实用。
沉积的材料有很多种，像金属、绝缘体还有一些半导体材料，各种组合就像做菜一样，调料用得好，才能做出好吃的菜。
听上去是不是很简单？其实这背后可是有不少学问的。
再说了，薄膜沉积还有个很酷的作用，那就是能调节电流。
想想看，咱们的电子设备总是需要稳定的电流供应，才能顺利工作。
薄膜在这里就像是个调音师，把电流的大小和性质调到最佳状态，保证你看视频、打游戏时不掉链子。
要是没有这些薄膜，设备可就跟没了灵魂似的，啥都做不成，简直是“技术的黑暗时代”。
薄膜沉积的技术真是多种多样，像是化学气相沉积、物理气相沉积，听起来是不是有点复杂？其实这些就像是不同的烹饪方式，各有各的味道。
化学气相沉积就像是炒菜，火候掌握得当，味道才能刚刚好。
而物理气相沉积则像是烤东西，需要慢慢来，才能把外面烤得金黄酥脆。
这样不同的技术可以根据需要选择，真是好比厨师的拿手绝活，随心所欲。
说到这里，可能有人会问，薄膜沉积和咱们的日常生活有什么关系？哎呀，这可多了！比如你手里的手机，如果没有薄膜沉积技术，显示屏的图像可就没那么鲜艳，触控也不灵敏。
再比如，光伏发电板的效率，全靠这些薄膜来提高。
简单来说，薄膜沉积就像是我们生活中的小助手，让一切变得更加美好。
技术发展日新月异，薄膜沉积的前景也越来越广阔。
比如在医疗领域，薄膜材料可以用来制造更先进的传感器，帮助医生更好地诊断病情。
在环保方面，薄膜技术也在努力，能有效提高太阳能的转化率，助力绿色能源的发展。
第三章微纳制造技术-4薄膜沉积(白底)
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2013-6-9
3）磁控溅射
• 在阴极靶后面设置了 磁场，磁场在靶材表 面形成一个闭合的环 形磁场，与电场形成 正交电磁场。 • 优点：沉积速率高、 基片温度低、可控性 和重复性好等。 • 缺点：靶材的利用率 不高。
限制溅射离子的轨道 增加离子在气体中停留的时间
增强等离子体和电离过程
6、蒸镀特点与用途
• 蒸镀只用于镀制对结合强度要求不高的某 些功能膜 ; 例如用作电极的导电膜，光学 镜头用的增透膜等。 • 蒸镀用于镀制合金膜时在保证合金成分这 点上，要比溅射困难得多，但在镀制纯金 属时，蒸镀可以表现出镀膜速率快的优势。
二、 溅射镀膜
• 概念：带有几十电子伏以上动能的荷能粒 子轰击固体材料时，材料表面的原子或分 子会获得足够的能量而脱离固体的束缚逸 出到气相中，这一现象称为溅射。溅射到 气相中的原子再沉积到固体表面，使之沉 积成膜，称为溅射镀膜。
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3、溅射镀膜的生长特点
• 高能量溅射粒 子的轰击会造 成基片温度上 升和内应力增 加：本征应力 和热膨胀系数 差异引起的应 力
4、溅射的用途
• 溅射薄膜按其不同的功能和应用可大致分 为机械功能膜和物理功能膜两大类。
• 前者包括耐磨、减摩、耐热、抗蚀等表面 强化薄膜材料、固体润滑薄膜材料； • 后者包括电、磁、声、光等功能薄膜材料 等。
1017
1167 1132 1180 497 327 2117 1747 1337
熔融态
熔融态 熔融态 熔融态 熔融态 升华 熔融态 熔融态 熔融态
石墨，Al2O3
石墨 BN, Al2O3 Al2O3 Al2O3 石墨 -石墨 B2O3
5
2.5 3 5 3 10 4 2 1.5
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PECVD的原理
3SiH 4 NH Si N 12H
4 3 350℃ 3 4 2 等离子体
3SiH SiH SiH
4 350℃ 3 等离子体 350℃
等离子体
2 2
SiH 6H
3
2 NH NH NH 3H
2 3 2
PECVD的原理
PECVD工艺参数的调整
Á ³ ý » SiN¤ Ä ó º Ä µ · ´ ä É Ê Â
PECVD的作用
PECVD的作用
钝化太阳电池的受光面 钝化膜(介质) 的主要作用是 保护半导体器 件表面不受污 染物质的影响， 半导体表面钝 化可降低半导 体表面态密度。
PECVD的作用
钝化太阳电池的体内
在SiN减反射膜 中存在大量的 H，在烧结过 程中会钝化晶 体内部悬挂键。
火灾扑救
切断气源灭火，用水雾减少空气中形成的燃烧产物，不要 用卤化物类灭火器。从最远的距离用水冷却暴露在火焰中的钢瓶。 从泄漏区疏散所有人，切断气源，根据燃烧的物质灭火。由于热 量的作用气瓶内压力会升高，如果泄压装置失灵会引起钢瓶爆炸。 泄漏的微波会损伤人体
CVD的反应过程
CVD的五个主要过程
导入反应物主气流 反应物内扩散 原子吸附 表面化学反应 生成物外扩散及移除
CVD的分类
工艺 优点 缺点 应用
APCVD
反应器结构简单 沉积速度快 低温工艺
高纯度 层覆盖能力极佳 可沉积大面积晶圆片
层覆盖能力差 粒子污染
高温工艺 低沉积速率
安全
紧急救助
由于硅烷泄漏引起人员灼伤应由受过培训的人员进行 急救，并立即寻求医疗处理，眼睛接触：应立即用水冲洗至少 15分钟，水流不要太快，同时翻开眼睑，使受难者为“O”形眼， 立即寻求眼科处理；吸入：将患者尽快移到空气清新处，如有 必要由受过培训的人员进行输氧或人工呼吸。皮肤接触：用大 量的水清洗至少15分钟，脱掉已暴露在硅烷中被污染的衣服， 小心不要接触到眼睛，如果患者有持续的刺激感或其他进一步的 健康影响需立即进行医疗处理。
低温氧化物
LPCVD
高温氧化物 多晶硅 钨，硅化钨
PECVD
低温工艺 高沉积速率 层覆盖能力良好
化学污染 粒子污染
低温绝缘体 钝化层
APCVD原理
APCVD结构示意图
PECVD原理
PECVD结构示意图
PECVD的工艺过程
SiH4分解产生活性粒子Si、H、SiH2 和SiH3 等 活性粒子在衬底表面的吸附和扩散 在衬底上被吸附的活性分子在表面上发生反 应生成Poly-Si层，并放出H2；
SiN膜对太阳电池参数的影响
参数 范围 SiN膜的作用 对最大的光 吸收为最佳 的减反膜参 数 对最大的光 吸收为最佳 的减反膜参 数 备注
膜的厚度
70…75…80 nm
在烧结后膜 的光学特性 有一些改变
在烧结后膜 的光学特性 有一些改变
折射率
1.9…2.0…2.1…2.2
膜的均匀性
+-1…+-3…+-5% 强烈依赖烧 结工艺 强烈依赖硅 片的体材料
颜色 硅本色 褐 色 厚度（nm） 0-20 20-40 40-50 55-73 73-77 77-93 93-100 颜色 很淡蓝色 硅 本 色 淡 黄 色 黄 色 厚度（nm） 100-110 110-120 120-130 130-150 150-180 180-190 190-210 颜色 蓝 色 厚度（nm） 210-230 230-250 250-280 280-300 300-330
紧急救助
眼睛接触：用大量的水冲洗，立即进行医疗处理。 吸入：将人员移到空气清新处，若呼吸困难，则输氧，并迅 速进行医务处理。 皮肤接触：用大量水冲洗，立即脱掉被污染的衣服，并立即 进行药物处理。
安全
火灾扑救
灭火剂：干粉、二氧化碳或水 从泄漏区疏散所有的人，切断氨气泄漏源，然后根据燃烧 的物质进行灭火。由于受热钢瓶内压力会升高，如果泄压装 置功能失灵，会引起钢瓶爆炸。 硅烷是一种无色、与空气反应并会引起窒息的气体。该气体 通常与空气接触会引起燃烧并放出很浓的白色无定型二氧化 硅烟雾。它对健康的首要危害是它自燃的火焰会引起严重的 热灼伤。如果严重甚至会致命。如果火焰或高温作用在硅烷 钢瓶的某一部分会使钢瓶在安全阀启动之前爆炸，如果泄放 硅烷时压力过高或速度过快，会引起滞后性的爆炸。泄漏的 硅烷如没有自燃会非常危险，不要靠近，不要试图在切断气 源之前灭火。 硅烷会刺激眼睛，硅烷分解产生的无定型二氧化硅颗粒会引 起眼睛刺激。吸入高浓度的硅烷会引起头痛、恶心、头晕并 刺激上呼吸道。硅烷会刺激呼吸系统及粘膜。过度吸入硅烷 会引起肺炎和肾病。硅烷会刺激皮肤、硅烷分解产生无定型 二氧化硅颗粒会引起皮肤刺激。
SunTech-Power PECVD
PECVD的作用 PECVD的原理 PECVD工艺参数的调整 安全
定义
等离子体：由于物质分子热运动加剧，相互间 的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就 会变成自由运动并由相互作用的正离子、电子 和中性粒子组成的混合物。
PECVD：Microwave Remote Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition 微波间接等离子增强化学气相沉积
PECVD的优点
可以低温成膜(最常用的温度是300-350度),对基体 影响小,并可以避免高温成膜造成的膜层晶粒粗大以 及膜层和基体间生成脆性相等问题 PECVD在较低的压强下进行,由于反应物中的分子, 原子,等离子粒子团与电子之间的碰撞,散射,电离等 作用,提高膜厚及成分的均匀性,得到的薄膜针孔少, 组织致密,内应力小,不容易产生裂纹 扩大了化学气相沉积的应用范围,特别是提供了在不 同的基体上制取各种金属薄膜,非晶态无机薄膜,有 机聚合物薄膜的可能性 膜层对基体的附着力大于普通CVD
薄膜沉积的分类
依据沉积过程中，是否含有化学反应可区分 为： １物理气相沉积（Physical Vapor Deposition ） ２化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition ）
薄膜沉积原理
CVD的原理
CVD是将反应源以气体形式通入反应腔中， 经由氧化，还原或与基板反应的方式进行化 学反应，其生成物通过扩散作用而沉积在基 板表面上．
速度的调整用作对膜厚的最终调整 随着温度增加轻微减少沉积率
最佳值为 80cm/min
微波功率 （对一个微波源）
调整P-peak可改变等离子源的扩散长度， 沉积率随着P-mean轻微增加（通过Ton， Toff控制），如果不均匀通过左/右微波 功率调节左/右沉积率。
在每一个过程中 左右使用略微不 同的脉冲周期 （相差1-2ms）
PECVD的作用
0.70 0.60
0.50
Reflectance(0-1)
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
Wavelength(nm)
¯ » § Ñ å Ç ´ Ï ó º è ¹ ¬ Æ · ´ ä É Ê Â
Байду номын сангаас
PECVD的作用
在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜-SiN膜。其还具有卓越的抗氧 化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽 扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢 腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。
除SiN膜外，TiO2，SiO2也可作为减反膜
PECVD的作用
氮化硅颜色与厚度的对照表
总气体流量
150…300…500 sccm/PS
工作气体比 （QNH3/QSiH4) 承载框传输速度 反应温度
1.5…2.0…4
15…20…30cm/min/PS 250…325…400℃ Ppeak=2500…3200…3600W Ton=3…8…12ms Toff=12…18…25ms Mean power=750…1000…1500W ton Pmean = Ppeak * ton toff
薄膜沉积
工艺培训-梅晓东
什么是薄膜沉积？
在机械工业，电子工业或半导体工业领域， 为了队所使用的材料赋予某种特性在材料表 面以各种方法形成被膜（一种薄膜），而加 以使用，假如此被膜经由原子层的过程所形 成时，一般将此等薄膜沉积称为蒸镀处理， 采用蒸镀处理时，以原子或分子的层次控制 蒸镀粒子使其形成被膜，因此可以得到以热 平衡状态无法得到得具有特殊构造及功能的 被膜．
参数 沉积腔压力 范围 0.05…0.1-0.2…0.5mbar 对SiN膜的作用 超过0.25mbar降低沉积率；低压增加H钝 化效果 沉积率随着总气体流量增加（在 1000sccm/PS时饱和），但在高流量时等 离子体分裂态少 较多的SiH4会导致较多的Si含量、更高 的折射率 高的硅含量（低 于1.2）开始在 SiN膜中产生光吸 收 备注
蓝绿色 浅绿色 橙黄色 红 色
黄褐色 红 色
深蓝色 蓝 色
橙 黄 色 红 色
淡蓝色
深 红 色
PECVD的作用
在左图中示出了四分之一波长减反射膜 的原理。从第二个界面返回到第一个界面的 反射光与从第一个界面的反射光相位相差 180度，所以前者在一定程度上抵消了后者。 即n1d1=λ/4
空气或玻璃 n0=1 or 1.5 SiN减反膜的最佳折射率n1为 1.9或2.3 硅 n2=3.87
氢对硅表面的钝化
氢对体内的钝化
安全
无水氨气是一种刺激性、无色、可燃的储存于钢瓶的液化压 缩气体。其存储压力为其蒸汽压14psig(70℉)。氨气会严重灼 伤眼、皮肤及呼吸道。当它在空气中的浓度超过15%时有立 即造成火灾及爆炸的危险，因此进入这样的区域前必须排空。 进入浓度超过暴露极限的区域要佩戴自给式呼吸器。大规模 泄露时需要全身防护服，并应随时意识到潜在的火灾和爆炸 危险。暴露在氨气中会对眼睛造成中度到重度的刺激。氨气 强烈地刺激鼻子、喉咙和肺。症状包括灼伤感、咳嗽、喘息 加重、气短、头痛及恶心。过度暴露会影响中枢神经系统并 会造成痉挛和失去知觉。上呼吸道易受伤害并导致气管炎。 声带在高浓度下特别容易受到腐蚀，下呼吸道伤害会造成水 肿和出血，暴露在5000ppm下5分钟会造成死亡。