《薄膜制备技术》PPT课件

一般，对于制备薄膜的要求，可以归纳如下： ①膜厚均匀； ②膜的成分均匀； ③沉积速率高，生产能力高； ④重复性好； ⑤具有高的材料纯度高，保证化合物的配比；
⑥具有较好的附着力（与基体），较小的内应 力。
3.1.1 物理气相沉积(physical vapor
deposition )
利用热蒸发源材料或电子束、激光束轰击靶材等方式产生 气相物质，在真空中向基片表面沉积形成薄膜的过程称为 物理气相沉积。 主要方法有： 1、真空蒸发（Vacuum evaporation） 真空蒸发镀膜，这是制备薄膜最一般的方法。这种方法是 把装有基片的真空室抽成真空，使气体压强达到10-2 Pa以 下，然后加热镀料，使其原子或分子从表面气化逸出，形 成蒸汽流，入射到基片表面，凝结形成固态薄膜。 利用物质在高温下的蒸发现象，可以制备各种薄膜。真空 蒸发法所采用的设备根据其使用目的，可能有很大差别， 从最简单的电阻加热蒸镀装置到极为复杂的分子束外延设 备，都属于真空蒸发沉积装置的范畴。
化学溶液镀膜法：化学镀(CBD)、电镀(ED)、
液 溶胶-凝胶（Sol-Gel）、金属有机物分解 相 （MOD）、液相外延（LPE）、水热法
法 （hydrothermal method）、喷雾热解(spray
pyrolysis)、喷雾水解(spray hydrolysis)、LB
膜及自组装(self-assemble)
分子束外延是在超高真空条件下精确控制源材料的中性分子 束强度，并使其在加热的基片上进行外延生长的一种技术。 从本质上讲，分子束外延也属于真空蒸发方法，但 与传统 真空蒸发不同的是，分子束外延系统具有超高真空，并配有 原位监测和分析系统，能够获得高质量的单晶薄膜。
2、溅射法
荷能粒子轰击固体材料靶，使固体原子从表 面射出，这些原子具有一定的动能和方向性。 在原子射出的方向上放上基片，就可在基片 上形成一层薄膜，这种制备薄膜的方法叫做 溅射法。
化学气相沉积，包括低压化学气相沉积（low pressure CVD,LPCVD）、离子增强型气相 沉积（plasma enhanced (assisted) CVD,PECVD,PACVD）、常压化学气相沉积 （atmosphere pressure CVD,APCVD）、金 属有机物气相沉积（MOCVD）和微波电子 回旋共振化学气相沉积(Microwave Electron cyclotron resonance chemical vapor deposition, MW-ECR-CVD）等。
第三章 薄膜制备技术
3.0 薄膜制备方法的分类
真空蒸发 Evaperation
物理气相沉积 溅射 Sputtering 气 （PVD） 离子镀 Ion plating
ห้องสมุดไป่ตู้
薄膜制备的 物理方法
相
常压CVD、低压CVD、
法
化学气相沉积
（CVD）
金属有机物CVD、 等离子体CVD、 光CVD、热丝CVD
薄膜制备的 化学方法
溅射法属于物理气相沉积(PVD)，射出的粒 子大多处于原子状态，轰击靶材料的荷能粒 子一般是电子、离子和中性粒子。
溅射法是近几年发展相当快的一种镀膜方法。包括直 流溅射(DC sputtering)（一般只能用于靶材为良导体 的溅射）、射频溅射(rf sputtering)、磁控溅射 (magnetron sputtering)、反应溅射(reactive sputtering)和离子束溅射(ion beam sputtering)； 根据使用目的，不同溅射方法内又可以有一些具体的 差异。例如，在各种溅射方法中可以结合不同的施加 偏压的方法。另外，还可以将上述各种方法结合起来 构成某种新的方法，比如，将射频技术与反应溅射相 结合，就构成了射频反应溅射的方法。
③溅射方法由于高能离子轰击，易使薄膜受伤； ④高成本设备购置与维修。
3.1.2 化学气相沉积 (chemical vapor
deposition )
化学气相沉积:一定化学配比的反应气体，在 特定激活条件下(一般是利用加热、等离子体 和紫外线等各种能源激活气态物质)，通过气 相化学反应生成新的膜层材料沉积到基片上 制取膜层的一种方法。
按照使物质气化的加热方法不同可有各种各样的技 术，包括电阻式蒸发（resistance evaporation）、电 子束蒸发(electron beam evaporation)和分子束外延 （Molecular Beam Epitaxy，MBE）；
电阻蒸发、电子束蒸发、高频感应蒸发
真空蒸发 (High frequency induction evaporation)、 激光烧蚀/闪蒸、多源蒸发、反应蒸发、 分子束外延
在实际应用中，多使用波长位于紫外波段的脉冲 激光器作为蒸发的光源，如波长为248nm、脉 冲宽度为20ns的KrF准分子激光等。
物理气相沉积（PVD）薄膜的优缺点
主要优点： ①由于在真空中进行，能保证薄膜高纯、清洁和干燥； ②能与半导体集成电路工艺兼容。 主要缺点： ①低的沉积速率；
②对多组元化合物，由于各组元蒸发速率不同，其薄膜难以保 证正确的化学计量比和单一结晶结构；
溅射
二级溅射、三级/四级溅射、偏压溅射、反应 溅射、磁控溅射、射频溅射、对向靶溅射、离 子束溅射、中频溅射
3、脉冲激光溅射沉积膜(pulsed laser ablation/pulsed laser deposition)（PLD）
使用高功率的激光束作为能源进行蒸发沉积的方 法被称为激光蒸发沉积。这种方法具有加热温度 高，可避免坩埚污染，材料的蒸发速率高，蒸发 过程容易控制等特点。
Chemical vapor deposition (CVD) is a chemical process often used in the semiconductor industry for the deposition of thin films of various materials.
化学气相反应按激发源的不同可分为光化学 气相沉积（photo-CVD）、热化学气相沉积 (hot wire-CVD)和等离子体化学气相沉积 (PECVD)等。
在半导体工艺过程中，无论是导体、半导体， 还是绝缘体，均可用CVD技术来淀积薄膜， 其已成为集成电路制造中最主要的薄膜淀积 方法。
Types of Chemical Vapor Deposition