1、LOGO薄膜制備薄膜制備 張洋洋張洋洋 薄膜制備工藝包括：薄膜制備方法的選擇，基體材料的選擇及表面處理，薄膜制備條件的選擇和薄膜結構、性能與工藝參數的關系等。LOGO物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVDPVD）化學氣相沉積化學氣相沉積 （ CVDCVD）薄膜制備物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVD）PVDPVD 物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVD)PVD)指的是利用某種物理的指的是利用某種物理的過程，如物質的熱蒸發或在受到粒子束轟擊時物過程，如物質的熱蒸發或在受到粒子束轟擊時物理表面原子的濺射現象，實現物質從原物質到薄理表面原子的濺射現象，實現物質從原物質到薄膜的可控的原子轉移過程。膜的可控的原子

2、轉移過程。 物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVD）PVDPVD 這種薄膜制備方法相對于下面還要介紹的化這種薄膜制備方法相對于下面還要介紹的化學氣相沉積方法而言，具有以下學氣相沉積方法而言，具有以下幾幾個特點個特點: 1.需要使用需要使用固態固態的或者的或者熔化態熔化態的物質作為沉積過的物質作為沉積過程的源物質。程的源物質。 2.源物質要經過物理過程進入氣相。源物質要經過物理過程進入氣相。 3.需要相對較低的氣體壓力環境。需要相對較低的氣體壓力環境。 4.在氣相中及襯底表面并在氣相中及襯底表面并不發生化學反應不發生化學反應。 物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVD）物理氣相沉積法過程的三個階段：1，從

3、原材料中發射出粒子；2，粒子運輸到基片；3，粒子在基片上凝結、成核、長大、成膜。 物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVD）PVDPVD 物理氣相沉積技術中最為基本的兩種方法就物理氣相沉積技術中最為基本的兩種方法就是是蒸發法蒸發法和和濺射法，濺射法，另外還有離子束和離子助等另外還有離子束和離子助等等方法。等方法。 蒸發法相對濺射法具有一些明顯的優點，包蒸發法相對濺射法具有一些明顯的優點，包括較高的沉積速度，相對較高的真空度，以及由括較高的沉積速度，相對較高的真空度，以及由此導致的較高的薄膜質址等此導致的較高的薄膜質址等。 濺射法也具有自己的一些優勢，包括在沉積濺射法也具有自己的一些優勢，包括在沉積多

4、元合金薄膜時化學成分容易控制，沉積層對襯多元合金薄膜時化學成分容易控制，沉積層對襯底的附著力較好等。底的附著力較好等。 物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVD）真空蒸鍍真空蒸鍍 在真空蒸鍍技術中，人們只需要產生在真空蒸鍍技術中，人們只需要產生一個真空環境。在真空環境下，給待蒸發一個真空環境。在真空環境下，給待蒸發物提供足夠的熱量以獲得蒸發所必需的蒸物提供足夠的熱量以獲得蒸發所必需的蒸氣壓。在適當的溫度下，蒸發粒子在基片氣壓。在適當的溫度下，蒸發粒子在基片上凝結，這樣即可實現真空蒸鍍薄膜沉積。上凝結，這樣即可實現真空蒸鍍薄膜沉積。真空蒸鍍真空蒸鍍 裝置： 真空系統 蒸發系統 基片支撐 擋板 監控系統

5、真空蒸鍍真空蒸鍍 大量材料皆可以在真空中蒸發，最終大量材料皆可以在真空中蒸發，最終在基片上凝結以形成薄膜。真空蒸發沉積在基片上凝結以形成薄膜。真空蒸發沉積過程由三個步驟組成過程由三個步驟組成:蒸發源材料由凝聚相轉變成氣相；蒸發源材料由凝聚相轉變成氣相；在蒸發源與基片之間蒸發粒子的輸運在蒸發源與基片之間蒸發粒子的輸運;蒸發粒子到達基片后凝結、成核、長大、蒸發粒子到達基片后凝結、成核、長大、成膜。成膜。真空蒸鍍真空蒸鍍蒸發源分類蒸發源分類（一）電阻加熱蒸發（一）電阻加熱蒸發（二）電子束加熱蒸發（二）電子束加熱蒸發（三）電弧加熱蒸發（三）電弧加熱蒸發（四）激光加熱蒸發（四）激光加熱蒸發真空蒸鍍真空蒸

6、鍍真空蒸發的影響因素真空蒸發的影響因素1.1.物質的蒸發速度物質的蒸發速度2.2.元素的蒸汽壓元素的蒸汽壓3.3.薄膜沉積的均勻性薄膜沉積的均勻性4.4.薄膜沉積的純度薄膜沉積的純度真空蒸鍍真空蒸鍍薄膜沉積的純度薄膜沉積的純度 蒸發源的純度；蒸發源的純度； 加熱裝置、坩堝可能造成的污染；加熱裝置、坩堝可能造成的污染； 真空系統中的殘留氣體。真空系統中的殘留氣體。濺射法濺射法 濺射法利用帶有電荷的離子在電濺射法利用帶有電荷的離子在電場中加速后具有一定動能的特點，將場中加速后具有一定動能的特點，將離子引向欲被濺射的離子引向欲被濺射的靶電極靶電極。在離子。在離子能量合適的情況下，入射的離子將在能量合

7、適的情況下，入射的離子將在與靶表面的原子的與靶表面的原子的碰撞碰撞過程中使后者過程中使后者濺射出來。這些被濺射出來的原子將濺射出來。這些被濺射出來的原子將帶有一定的動能，并且會沿著一定的帶有一定的動能，并且會沿著一定的方向射向襯底，從而實現在襯底上薄方向射向襯底，從而實現在襯底上薄膜的沉積。膜的沉積。濺射法濺射法直流濺射沉積裝置直流濺射沉積裝置 真空系統中，靶真空系統中，靶材是需要濺射的材料，材是需要濺射的材料，它作為陰極。相對于它作為陰極。相對于作為陽極的襯底加有作為陽極的襯底加有數千伏的電壓。在對數千伏的電壓。在對系統預抽真空以后，系統預抽真空以后，充入適當壓力的惰性充入適當壓力的惰性氣體

8、。氣體。濺射法濺射法濺射法分類濺射法分類(1)直流濺射直流濺射;(2)高頻濺射高頻濺射;(3)磁控濺射；磁控濺射；(4)反應濺射；反應濺射；(5)離子鍍。離子鍍。濺射法濺射法濺射法的優缺點：濺射法的優缺點：優點優點: 薄膜在基片上的附著力強，膜層純度薄膜在基片上的附著力強，膜層純度 高，可同時濺射多種不同成分的合金膜或高，可同時濺射多種不同成分的合金膜或 化合物。化合物。缺點缺點：需要制備專用膜料，靶利用率低：需要制備專用膜料，靶利用率低 薄膜的化學氣相沉積薄膜的化學氣相沉積(CVD)CVDCVD 技術被稱化學氣相沉積技術被稱化學氣相沉積(CVD)顧名思義，利顧名思義，利用氣態的先驅反應物，通

9、過原子、分子間用氣態的先驅反應物，通過原子、分子間化學反應的途徑生成固態薄膜的技術。化學反應的途徑生成固態薄膜的技術。 特別值得一提的是，在高質量的半導體晶特別值得一提的是，在高質量的半導體晶體外延技術以及各種絕緣材料薄膜的制備體外延技術以及各種絕緣材料薄膜的制備中大量使用了化學氣相沉積技術。比如，中大量使用了化學氣相沉積技術。比如，在在MOS場效應管中，應用化學氣相方法沉場效應管中，應用化學氣相方法沉積的薄膜就包括多晶積的薄膜就包括多晶Si、 SiO2、SiN等。等。薄膜的化學氣相沉積薄膜的化學氣相沉積(CVD)CVDCVD所涉及的化學反應類型所涉及的化學反應類型 1.1.熱解反應熱解反應

10、2. 2.還原反應還原反應 3.3.氧化反應氧化反應 4.4.化合反應化合反應 5.5.歧化反應歧化反應 6.6.可逆反應可逆反應薄膜的化學氣相沉積薄膜的化學氣相沉積(CVD)CVD化學氣相沉積裝置化學氣相沉積裝置 一般來講，一般來講，CVD裝置往往包括以下幾裝置往往包括以下幾個基本部分個基本部分: (1)反應氣體和載氣的供給和計量裝置反應氣體和載氣的供給和計量裝置; (2)必要的加熱和冷卻系統必要的加熱和冷卻系統; (3)反應產物氣體的排出裝置。反應產物氣體的排出裝置。薄膜的化學氣相沉積薄膜的化學氣相沉積(CVD)CVD化學氣相沉積裝置化學氣相沉積裝置薄膜的化學氣相沉積薄膜的化學氣相沉積(CVD) 1.反應體系成分反應體系成分 2.氣體的組成氣體的組成 3.壓力壓力 4.溫度溫度影響影響CVDCVD薄膜