化学气相沉积法PPT
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
化学物质之间的化学反应和向基片的析出是同 时发生的缘故。 基本过程:通过赋予原料气体以不同的能量使其 产生各种化学反应,在基片上析出非挥发性的 反应产物。 图3.14表示从TiCl4+CH4+H2的混合气体析出 TiC过程的模式图。如图所示,在CVD中的析 出过程可以理解如下:
9
10
①原料气体向基片表面扩散;
应用:在制备半导体、氧化物、氮化物、碳化物 纳米薄膜材料中得到广泛应用。
反应温度:大约为900~2000℃,它取决于沉积 物的特性。
2
中温CVD(MTCVD):典型反应温度大约为 500~800℃,它通常是通过金属有机化 合物在较低温度的分解来实现的,所以又 称金属有机化合物CVD(MOCVD)。 等离子体增强CVD(PECVD)与激光 CVD(LCVD):气相化学反应由于等离子 体的产生或激光的辐照得以激活,也可以 把反应温度降低。
过饱和度(β)定义为
β=(pA)g/(pA)s 式中,(pA)g是气体热力学平衡求出A的分压;
(pA)s是在AB固体化合物的析出温度时的平衡蒸 气压。
CVD法析出的化合物形状的决定因素:反应温度、 有助于反应的不同化学物质的过饱和度、在反 应温度时的成核速率等。
为了得到优质的薄膜,必须防止在气相中由气相-
2、化学气相沉积法(CVD) 3、溶胶凝胶法
1
定义:利用气相反应,在高温、等离子或激光辅 助等条件下控制反应气压、气流速率、基片材 料温度等因素,从而控制纳米微粒薄膜的成核 生长过程;或者通过薄膜后处理,控制非晶薄 膜的晶化过程,从而获得纳米结构的薄膜材料。
分类:常压、低压、等离子体辅助气相沉积等。
16
(3)CVD的新技术
(A)金属有机化合物气相沉积(MOCVD) MOCVD是常规CVD技术的发展,它用容易分 解的金属有机化合物作初始反应物,因此沉积 温度较低。 优点:可以在热敏感的基体上进行沉积;
缺点:沉积速率低,晶体缺陷密度高,膜中杂质 多。
原料输送要求:把欲沉积膜层的一种或几种组分 以金属烷基化合物的形式输送到反应区,其他 的组分可以氢化物的形式输送。
例:在沉积类金刚石薄膜时发现,可以控制团簇中碳的 原s为spp子s32杂杂p数3化化、来,s,p控薄薄2制混膜膜C合呈为的的现f杂c非轨c化-晶道金轨态刚特道。石性,结;对构对于;于C对2C09~于00CC的3620团的的簇团团,簇簇为, 为
27
(4)CVD法在纳米薄膜材料制备中的应用 CVD法是纳米薄膜材料制备中使用最多的一种 工艺,广泛应用于各种结构材料和功能材料的 制备。 范围:用它可以制备几乎所有的金属,氧化物、 氮化物、碳化合物、硼化物、复合氧化物等膜 材料。 一些典型的例子如表3.8所示。
及玻璃等基体都可采用该流程制取薄膜。
31
溶胶-凝胶工艺的分类:有机途径和无机途径
有机途径:通过有机金属醇盐水解与缩聚而形成溶胶。
特点:在该工艺过程中,因涉及水和有机物,所以通
过这种途径制备的薄膜在干燥过程中容易龟裂(由大量 溶剂蒸发而产生的残余应力所引起)。客观上限制了制 备薄膜的厚度。
无机途径:将通过某种方法制得的氧化物微粒,稳定地 悬浮在某种有机或无机溶剂中而形成溶胶。
例:用CVD法在硅片上沉积Si3N4薄膜,需要 900℃以上的高温,而PECVD法仅需约350℃ 温度,如采用微波等离子体,可降至l00℃。20
(C)激光化学气相沉积(LCVD)
定义:用激光束照射封闭于气室内的反应气体, 诱发化学反应,生成物沉积在置于气室内的基 板上。是将激光应用于常规CVD的一种新技术, 通过激光活化而使常规CVD技术得到强化,工 作温度大大降低,在这个意义上LCVD类似于 PECVD。
15
高压气体:以高纯度的为好,一般大多使用载气, 因为都要通过气体精制装置进行纯化。特别是 必须十分注意除去对薄膜性质影响极大的水和 氢。
原料要求:当室温下使用固态或液态原料时,需 使其在所规定的温度下蒸发或升华,并通过载 气送入反应炉内。还必须使废气通过放有吸收 剂的水浴瓶、收集器或特殊的处理装置后进行 排放。并且在装置和房间里不能忘记安装防爆 装置和有毒气体的检测器。
23
24
(E)微波等离子体化学气体沉积(MWPECVD)
定义:利用微波能电离气体而形成等离子体,将 微波作为CVD过程能量供给形式的一种CVD新 工艺。属于低温等离子体范围。
特点: ①在一定的条件下,它能使气体高度电离和离 解,产生很多活性等离子体。 ②它可以在很宽的气压范围内获得。 等低尤压为时有:利Te,>>人T们g,称这之对为有冷机等反离应子、体表;面处理 们高称压之时为:热Te等≈离Tg子,体它。的性质类似于直流弧,人
②原料气体吸附到基片;
③吸附在基片上的化学物质的表面反应;
④析出颗粒在表面的扩散;
⑤产物从气相分离;
⑥从产物析出区向块状固体的扩散。
CVD的化学反应必须发生在基体材料和气相间的扩散 层中。
原因:(a)在气相中发生气相-气相反应,然后生成粉末, 该粉末出现在反应系统之外。
(b)从气相析出固相的驱动力(driving force)是根据基 体材料和气相间的扩散层内存在的温差和不同化学物 质的浓度差,由化学平衡所决定的过饱和度。 11
33
制备氧化物薄膜的溶胶-凝胶方法: 浸渍提拉法(dipping)、旋覆法(spining)、喷 涂法(spraying)及刷涂法(painting)等。 旋覆法和浸渍提拉法最常用。
浸渍提拉法的三个步骤:浸渍、提拉和热处理。 每次浸渍所得到的膜厚约为5-30nm,为增大 薄膜厚度,可进行多次浸渍循环,但每次循环 之后都必须充分干燥和进行适当的热处理。
3
(1)CVD的化学反应和特点
(A)化学反应 CVD是通过一个或多个化学反应得以实现的。
4
④水解反应 2AlCl3(g) +3H2O→Al2O3(s)+6HCl(g)
⑤复合反应。 包含了上述一种或几种基本反应。 例:在沉积难熔的碳化物或氮化物时,就包括热 分解和还原反应
5
CVD反应体系应满足的条件: (a)在沉积温度下反应物应保证足够的压力,以 适当的速度引入反应室。 (b)除需要的沉积物外,其他反应产物应是挥发 性的。 (c)沉积薄膜本身必须具有足够的蒸汽压,保证 沉积反应过程始终在受热的基片上进行,而基 片的蒸汽压必须足够低。
35
膜厚分析:在干燥过程中大量有机溶剂的蒸发将 引起薄膜的严重收缩,这通常会导致龟裂,这 是该工艺的一大缺点。但当薄膜厚度小于一定 值时,薄膜在干燥过程中就不会龟裂。这可解 释为当薄膜小于一定厚度时,由于基底粘附作 用,在干燥过程中薄膜的横向(平行于基片)收 缩完全被限制,而只能发生沿基片平面法线方 向的纵向收缩。
26
(F)纳米薄膜的低能团簇束沉积(LEBCD)
定义:将所沉积材料激发成原子状态,以Ar、He作为载 气使之形成团簇,同时采用电子束使团簇离化,利用 飞行时间质谱仪进行分离,从而控制一定质量、一定 能量的团簇束沉积而形成薄膜。
优点:可以有效地控制沉积在衬底上的原子数目;在这 种条件下所沉积的团簇在撞击表面时并不破碎,而是 近乎随机分布于表面;当团簇的平均尺寸足够大,则 其扩散能力受到限制;所沉积薄膜的纳米结构对团簇 尺寸具有很好的记忆特性。
气相反应生成均相核,即应首先设定在基片表
面促进成核的条件。
12
13
(B)CVD的种类 分类标准:发生化学反应的参数和方法
①常压CVD法; ②低压CVD法; ③热CVD法; ④等离子CVD法; ⑤间隙CVD法; ⑥激光CVD法; ⑦超声CVD法等。
14
(C)CVD的流程与装置
基本组成:原料气体和载气的供给源气体的混合 系统、反应炉、废气系统及气体、反应炉的控 制系统。
17
应用: 半导体外延沉积; 沉积金属镀层(因为某些金属卤化物在高温下 是稳定的,而用常规CVD难以实现其沉积) 沉积氧化物、氮化物、碳化物和硅化物膜层。
18
(B)等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)
定义:用等离子体技术使反应气体进行化学反 应,在基底上生成固体薄膜的方法称等离子体 化学气相沉积,它是在原来已成熟的薄膜技术 中应用了等离子体技术而发展起来的。 发展:近二三十年来,PECVD进展非常快。在 半导体工业中,这种技术已成为大规模集成电 路干式工艺中的重要环节。 分类:PECVD薄膜反应室主要有平板电容型和 无极射频感应线圈式两种。
28
29
3、溶胶-凝胶法
表面涂膜的利用是溶胶-凝胶法应用的一个新领 域,其最初的应用就是涂膜。 例:目前广泛应用的玻璃表面的反射膜、防止反 射膜以及着色膜就是用该法制得的。 溶胶-凝胶涂膜可以赋于基体各种性能,其中包括 机械的、化学保护的、光学的、电磁的和催化 的性能。
30
特点:工艺简单,成膜均匀,成本很低。 应用:大部分熔点在500℃以上的金属、合金以
LCVD技术的优点:沉积过程中不直接加热整块 基板,可按需要进行沉积,空间选择性好,甚 至可使薄膜生成限制在基板的任意微区内;避 免杂质的迁移和来自基板的自掺杂;沉积速度 比CVD快。
21
22
(D)超声波化学气相沉积(UWCVD)
定义:是利用超声波作为CVD过程中能源的一种 新工艺。
分类: 分类标准:超声波的传递方式 类型:超声波辐射式、CVD基体直接振动式。 超声波辐射式优于CVD基体直接振动式 超声波辐射式UWCVD的原理见图3.17,利用 电感线圈将基体加热到一定温度,适当调节超 声波的频率和功率,即可在基体上得到晶粒细 小、致密、强韧性好、与基体结合牢固的沉积 膜。
34
旋覆法的两个步骤:旋覆与热处理。
基本过程:基片在匀胶台上以一定的角速度旋转, 当溶胶液滴从上方落于基片表面时,它就被迅 速地涂覆到基片的整个表面。溶剂的蒸发使得 旋覆在基片表面的溶胶迅速凝胶化,接着进行 一定的热处理便得到所需的氧化物薄膜。
二者比较:浸渍提拉法更简单些,但它易受环境 因素的影响,膜厚较难控制;浸渍提拉法不适 用于小面积薄膜(尤其当基底为圆片状时)的制 备,旋覆法却相反,它特别适合于在小圆片基 片上制备薄膜。
7
⑥绕镀性好:可在复杂形状的基体上及颗粒材 料上沉积。 ⑦气流条件:层流,在基体表面形成厚的边界 层。 ⑧沉积层结构:柱状晶,不耐弯曲。通过各种 技术对化学反应进行气相扰动,可以得到细晶 粒的等轴沉积层。 ⑨应用广泛:可以形成多种金属、合金、陶瓷和 化合物沉积层
8
(2)CVD的方法
(A)CVD的原理 CVD的机理是复杂的,那是由于反应气体中不同
25
③微波等离子体发生器本身没有内部电极,从 而消除了气体污染和电极腐蚀,有利于高纯化 学反应和延长使用寿命。
④微波等离子体的产生不带高压,微波辐射容 易防护,使用安全。
⑤微波等离子体的参数变化范围较大,这为广 泛应用提供了可能性。
应用:凡直流或射频等离子体能应用的领域均能 应用。目前MWPECVD已在集成电路、光导纤 维,保护膜及特殊功能材料的制备等领域得到 日益广泛的应用。
6
(B)CVD的特点
①温度:中温或高温;反应物状态:气态;反 应:气相化学反应;产物:固体。 ②压力:大气压(常压)或者低于大气压下(低压) 进行沉积。一般来说低压效果要好些。 ③等离子和激光辅助技术:可以显著地促进化 学反应,使沉积可在较低的温度下进行。 ④沉积层的化学成分可以改变,容易获得功能 梯度膜或者得到混合膜。 ⑤沉积层的密度和纯度可控。
来自百度文库
特点:通过无机途径制膜,有时只需在室温进行干燥
即可,因此容易制得10层以上而无龟裂的多层氧化物
薄膜。但是用无机法制得的薄膜与基板的附着力较差,
而且很难找到合适的能同时溶解多种氧化物的溶剂。
因此,目前采用溶胶·凝胶法制备氧化物薄膜,仍以
有机途径为主。
32
溶胶-凝胶制造薄膜的特点: (A)工艺设备简单,成本低。 (B)低温制备。 (C)能制备大面积、复杂形状、不同基底的膜。 (D)便于制备多组元薄膜,容易控制薄膜的成分 及结构。 (E)对基底材料几乎无选择性。 (F)以氧化物膜为主。 (G)膜致密性较差,易收缩,开裂。
平板型:直流、射频、微波电源。
19
PECVD薄膜性质的决定因素:沉积方式和沉积工 艺参数。
工艺参数:电源功率、反应室几何形状与尺寸、 负偏压、离子能量、基材温度、真空泵抽气速 率、反应室气体压力以及工作气体的比例等。
PECVD法的优点:PECVD法可以大大降低沉积 温度,从而不使基板发生相变或变形,而且成 膜质量高。
9
10
①原料气体向基片表面扩散;
应用:在制备半导体、氧化物、氮化物、碳化物 纳米薄膜材料中得到广泛应用。
反应温度:大约为900~2000℃,它取决于沉积 物的特性。
2
中温CVD(MTCVD):典型反应温度大约为 500~800℃,它通常是通过金属有机化 合物在较低温度的分解来实现的,所以又 称金属有机化合物CVD(MOCVD)。 等离子体增强CVD(PECVD)与激光 CVD(LCVD):气相化学反应由于等离子 体的产生或激光的辐照得以激活,也可以 把反应温度降低。
过饱和度(β)定义为
β=(pA)g/(pA)s 式中,(pA)g是气体热力学平衡求出A的分压;
(pA)s是在AB固体化合物的析出温度时的平衡蒸 气压。
CVD法析出的化合物形状的决定因素:反应温度、 有助于反应的不同化学物质的过饱和度、在反 应温度时的成核速率等。
为了得到优质的薄膜,必须防止在气相中由气相-
2、化学气相沉积法(CVD) 3、溶胶凝胶法
1
定义:利用气相反应,在高温、等离子或激光辅 助等条件下控制反应气压、气流速率、基片材 料温度等因素,从而控制纳米微粒薄膜的成核 生长过程;或者通过薄膜后处理,控制非晶薄 膜的晶化过程,从而获得纳米结构的薄膜材料。
分类:常压、低压、等离子体辅助气相沉积等。
16
(3)CVD的新技术
(A)金属有机化合物气相沉积(MOCVD) MOCVD是常规CVD技术的发展,它用容易分 解的金属有机化合物作初始反应物,因此沉积 温度较低。 优点:可以在热敏感的基体上进行沉积;
缺点:沉积速率低,晶体缺陷密度高,膜中杂质 多。
原料输送要求:把欲沉积膜层的一种或几种组分 以金属烷基化合物的形式输送到反应区,其他 的组分可以氢化物的形式输送。
例:在沉积类金刚石薄膜时发现,可以控制团簇中碳的 原s为spp子s32杂杂p数3化化、来,s,p控薄薄2制混膜膜C合呈为的的现f杂c非轨c化-晶道金轨态刚特道。石性,结;对构对于;于C对2C09~于00CC的3620团的的簇团团,簇簇为, 为
27
(4)CVD法在纳米薄膜材料制备中的应用 CVD法是纳米薄膜材料制备中使用最多的一种 工艺,广泛应用于各种结构材料和功能材料的 制备。 范围:用它可以制备几乎所有的金属,氧化物、 氮化物、碳化合物、硼化物、复合氧化物等膜 材料。 一些典型的例子如表3.8所示。
及玻璃等基体都可采用该流程制取薄膜。
31
溶胶-凝胶工艺的分类:有机途径和无机途径
有机途径:通过有机金属醇盐水解与缩聚而形成溶胶。
特点:在该工艺过程中,因涉及水和有机物,所以通
过这种途径制备的薄膜在干燥过程中容易龟裂(由大量 溶剂蒸发而产生的残余应力所引起)。客观上限制了制 备薄膜的厚度。
无机途径:将通过某种方法制得的氧化物微粒,稳定地 悬浮在某种有机或无机溶剂中而形成溶胶。
例:用CVD法在硅片上沉积Si3N4薄膜,需要 900℃以上的高温,而PECVD法仅需约350℃ 温度,如采用微波等离子体,可降至l00℃。20
(C)激光化学气相沉积(LCVD)
定义:用激光束照射封闭于气室内的反应气体, 诱发化学反应,生成物沉积在置于气室内的基 板上。是将激光应用于常规CVD的一种新技术, 通过激光活化而使常规CVD技术得到强化,工 作温度大大降低,在这个意义上LCVD类似于 PECVD。
15
高压气体:以高纯度的为好,一般大多使用载气, 因为都要通过气体精制装置进行纯化。特别是 必须十分注意除去对薄膜性质影响极大的水和 氢。
原料要求:当室温下使用固态或液态原料时,需 使其在所规定的温度下蒸发或升华,并通过载 气送入反应炉内。还必须使废气通过放有吸收 剂的水浴瓶、收集器或特殊的处理装置后进行 排放。并且在装置和房间里不能忘记安装防爆 装置和有毒气体的检测器。
23
24
(E)微波等离子体化学气体沉积(MWPECVD)
定义:利用微波能电离气体而形成等离子体,将 微波作为CVD过程能量供给形式的一种CVD新 工艺。属于低温等离子体范围。
特点: ①在一定的条件下,它能使气体高度电离和离 解,产生很多活性等离子体。 ②它可以在很宽的气压范围内获得。 等低尤压为时有:利Te,>>人T们g,称这之对为有冷机等反离应子、体表;面处理 们高称压之时为:热Te等≈离Tg子,体它。的性质类似于直流弧,人
②原料气体吸附到基片;
③吸附在基片上的化学物质的表面反应;
④析出颗粒在表面的扩散;
⑤产物从气相分离;
⑥从产物析出区向块状固体的扩散。
CVD的化学反应必须发生在基体材料和气相间的扩散 层中。
原因:(a)在气相中发生气相-气相反应,然后生成粉末, 该粉末出现在反应系统之外。
(b)从气相析出固相的驱动力(driving force)是根据基 体材料和气相间的扩散层内存在的温差和不同化学物 质的浓度差,由化学平衡所决定的过饱和度。 11
33
制备氧化物薄膜的溶胶-凝胶方法: 浸渍提拉法(dipping)、旋覆法(spining)、喷 涂法(spraying)及刷涂法(painting)等。 旋覆法和浸渍提拉法最常用。
浸渍提拉法的三个步骤:浸渍、提拉和热处理。 每次浸渍所得到的膜厚约为5-30nm,为增大 薄膜厚度,可进行多次浸渍循环,但每次循环 之后都必须充分干燥和进行适当的热处理。
3
(1)CVD的化学反应和特点
(A)化学反应 CVD是通过一个或多个化学反应得以实现的。
4
④水解反应 2AlCl3(g) +3H2O→Al2O3(s)+6HCl(g)
⑤复合反应。 包含了上述一种或几种基本反应。 例:在沉积难熔的碳化物或氮化物时,就包括热 分解和还原反应
5
CVD反应体系应满足的条件: (a)在沉积温度下反应物应保证足够的压力,以 适当的速度引入反应室。 (b)除需要的沉积物外,其他反应产物应是挥发 性的。 (c)沉积薄膜本身必须具有足够的蒸汽压,保证 沉积反应过程始终在受热的基片上进行,而基 片的蒸汽压必须足够低。
35
膜厚分析:在干燥过程中大量有机溶剂的蒸发将 引起薄膜的严重收缩,这通常会导致龟裂,这 是该工艺的一大缺点。但当薄膜厚度小于一定 值时,薄膜在干燥过程中就不会龟裂。这可解 释为当薄膜小于一定厚度时,由于基底粘附作 用,在干燥过程中薄膜的横向(平行于基片)收 缩完全被限制,而只能发生沿基片平面法线方 向的纵向收缩。
26
(F)纳米薄膜的低能团簇束沉积(LEBCD)
定义:将所沉积材料激发成原子状态,以Ar、He作为载 气使之形成团簇,同时采用电子束使团簇离化,利用 飞行时间质谱仪进行分离,从而控制一定质量、一定 能量的团簇束沉积而形成薄膜。
优点:可以有效地控制沉积在衬底上的原子数目;在这 种条件下所沉积的团簇在撞击表面时并不破碎,而是 近乎随机分布于表面;当团簇的平均尺寸足够大,则 其扩散能力受到限制;所沉积薄膜的纳米结构对团簇 尺寸具有很好的记忆特性。
气相反应生成均相核,即应首先设定在基片表
面促进成核的条件。
12
13
(B)CVD的种类 分类标准:发生化学反应的参数和方法
①常压CVD法; ②低压CVD法; ③热CVD法; ④等离子CVD法; ⑤间隙CVD法; ⑥激光CVD法; ⑦超声CVD法等。
14
(C)CVD的流程与装置
基本组成:原料气体和载气的供给源气体的混合 系统、反应炉、废气系统及气体、反应炉的控 制系统。
17
应用: 半导体外延沉积; 沉积金属镀层(因为某些金属卤化物在高温下 是稳定的,而用常规CVD难以实现其沉积) 沉积氧化物、氮化物、碳化物和硅化物膜层。
18
(B)等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)
定义:用等离子体技术使反应气体进行化学反 应,在基底上生成固体薄膜的方法称等离子体 化学气相沉积,它是在原来已成熟的薄膜技术 中应用了等离子体技术而发展起来的。 发展:近二三十年来,PECVD进展非常快。在 半导体工业中,这种技术已成为大规模集成电 路干式工艺中的重要环节。 分类:PECVD薄膜反应室主要有平板电容型和 无极射频感应线圈式两种。
28
29
3、溶胶-凝胶法
表面涂膜的利用是溶胶-凝胶法应用的一个新领 域,其最初的应用就是涂膜。 例:目前广泛应用的玻璃表面的反射膜、防止反 射膜以及着色膜就是用该法制得的。 溶胶-凝胶涂膜可以赋于基体各种性能,其中包括 机械的、化学保护的、光学的、电磁的和催化 的性能。
30
特点:工艺简单,成膜均匀,成本很低。 应用:大部分熔点在500℃以上的金属、合金以
LCVD技术的优点:沉积过程中不直接加热整块 基板,可按需要进行沉积,空间选择性好,甚 至可使薄膜生成限制在基板的任意微区内;避 免杂质的迁移和来自基板的自掺杂;沉积速度 比CVD快。
21
22
(D)超声波化学气相沉积(UWCVD)
定义:是利用超声波作为CVD过程中能源的一种 新工艺。
分类: 分类标准:超声波的传递方式 类型:超声波辐射式、CVD基体直接振动式。 超声波辐射式优于CVD基体直接振动式 超声波辐射式UWCVD的原理见图3.17,利用 电感线圈将基体加热到一定温度,适当调节超 声波的频率和功率,即可在基体上得到晶粒细 小、致密、强韧性好、与基体结合牢固的沉积 膜。
34
旋覆法的两个步骤:旋覆与热处理。
基本过程:基片在匀胶台上以一定的角速度旋转, 当溶胶液滴从上方落于基片表面时,它就被迅 速地涂覆到基片的整个表面。溶剂的蒸发使得 旋覆在基片表面的溶胶迅速凝胶化,接着进行 一定的热处理便得到所需的氧化物薄膜。
二者比较:浸渍提拉法更简单些,但它易受环境 因素的影响,膜厚较难控制;浸渍提拉法不适 用于小面积薄膜(尤其当基底为圆片状时)的制 备,旋覆法却相反,它特别适合于在小圆片基 片上制备薄膜。
7
⑥绕镀性好:可在复杂形状的基体上及颗粒材 料上沉积。 ⑦气流条件:层流,在基体表面形成厚的边界 层。 ⑧沉积层结构:柱状晶,不耐弯曲。通过各种 技术对化学反应进行气相扰动,可以得到细晶 粒的等轴沉积层。 ⑨应用广泛:可以形成多种金属、合金、陶瓷和 化合物沉积层
8
(2)CVD的方法
(A)CVD的原理 CVD的机理是复杂的,那是由于反应气体中不同
25
③微波等离子体发生器本身没有内部电极,从 而消除了气体污染和电极腐蚀,有利于高纯化 学反应和延长使用寿命。
④微波等离子体的产生不带高压,微波辐射容 易防护,使用安全。
⑤微波等离子体的参数变化范围较大,这为广 泛应用提供了可能性。
应用:凡直流或射频等离子体能应用的领域均能 应用。目前MWPECVD已在集成电路、光导纤 维,保护膜及特殊功能材料的制备等领域得到 日益广泛的应用。
6
(B)CVD的特点
①温度:中温或高温;反应物状态:气态;反 应:气相化学反应;产物:固体。 ②压力:大气压(常压)或者低于大气压下(低压) 进行沉积。一般来说低压效果要好些。 ③等离子和激光辅助技术:可以显著地促进化 学反应,使沉积可在较低的温度下进行。 ④沉积层的化学成分可以改变,容易获得功能 梯度膜或者得到混合膜。 ⑤沉积层的密度和纯度可控。
来自百度文库
特点:通过无机途径制膜,有时只需在室温进行干燥
即可,因此容易制得10层以上而无龟裂的多层氧化物
薄膜。但是用无机法制得的薄膜与基板的附着力较差,
而且很难找到合适的能同时溶解多种氧化物的溶剂。
因此,目前采用溶胶·凝胶法制备氧化物薄膜,仍以
有机途径为主。
32
溶胶-凝胶制造薄膜的特点: (A)工艺设备简单,成本低。 (B)低温制备。 (C)能制备大面积、复杂形状、不同基底的膜。 (D)便于制备多组元薄膜,容易控制薄膜的成分 及结构。 (E)对基底材料几乎无选择性。 (F)以氧化物膜为主。 (G)膜致密性较差,易收缩,开裂。
平板型:直流、射频、微波电源。
19
PECVD薄膜性质的决定因素:沉积方式和沉积工 艺参数。
工艺参数:电源功率、反应室几何形状与尺寸、 负偏压、离子能量、基材温度、真空泵抽气速 率、反应室气体压力以及工作气体的比例等。
PECVD法的优点:PECVD法可以大大降低沉积 温度,从而不使基板发生相变或变形,而且成 膜质量高。