气相沉积技术课件.pptx

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1、气相沉积技术vapordepositiontechnologyDate:2010.10.13气相沉积技术气相沉积技术概述物理气相沉积化学气相沉积小结四一二三一、气相沉积技术概述气相沉积技术是一种在基体上形成一层功能膜的技术，利用气相之间的反应，在各种材料或制品表面沉积单层或多层薄膜，从而使材料或制品获得所需的各种优异性能。物理气相沉积(PVD)气相沉积技术化学气相沉积(CVD)区别在于：反应物的来源是否经过化学变化。项目物理气相沉积(PVD)化学气相沉积(CVD)物质源生成膜物质的蒸气，反应气体含有生成膜元素的化合物蒸气，反应气体等激活方法消耗蒸发热，电离等提供激活能，高温，化学自

2、由能制作温度250~2000℃（蒸发源）25℃至合适温度（基片）150~2000℃（基片）成膜速率5~250um/h25~1500um/h用途装饰，电子材料，光学材料精制，装饰，表面保护，电子材料可制作薄膜的材料所有固体（C、Ta、W困难）、卤化物和热稳定化合物碱及碱土类以外的金属（Ag、Au困难）、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、硫化物、硒化物、碲化物、金属化合物、合金PVD和CVD的对比二、物理气相沉积物理气相沉积（PhysicalVaporDeposition，PVD)指的是利用某种物理的过程，如物质的热蒸发或在受到粒子束轰击时物理表面原子的溅射现象，实现物质从原物质到薄膜的

3、可控的原子转移过程。PVD法已广泛用于机械、航空、电子、轻工和光学等工业部门中制备耐磨、耐蚀、耐热、导电、磁性、光学、装饰、润滑、压电和超导等各种镀层，已成为国内外近20年来争相发展和采用的先进技术之一。主要分类：----蒸发（热化、电子束、RF）----溅射（RF、DC、磁控）----其它方法（脉冲激光沉积、分子束延展、离子镀）2.1热蒸镀法：热蒸镀法（ThermalEvaporationDeposition）是利用升高薄膜材料温度，使其有固体溶解然后气化（或直接由固体升华为气体），气态薄膜材料之原子或分子同时因具有加温后之动能而飞向基板沉积为固体薄膜。有下列几种不同的加热方式：

4、1.热电阻加热法（ResitiveHeating）2.电子枪蒸镀法（ElectronBeamGunEvaporation）3.雷射蒸镀法（LaserDeposition）4.分子束磊晶成长法（MolecularBeamEpitaxy）定义2.1热蒸镀法8常用的几种加热器形状丝状舟状坩埚2.2溅镀法溅镀法（SputteringDeposition）：在低真空度中及高电压下产生辉光放电形成电浆，携带能量之正离子飞向阴极轰击阴极之薄膜材料（靶材，Target）表面而将靶材之原子或分子撞击出且沉积在基板上。蒸镀法和溅镀法的比较蒸镀法溅镀法靶材的选择受限制（金属靶材）几乎不受限基材加热低除磁

5、控法外，需高温表面损害低，电子束产生X-ray损害离子轰击的损害合金沉积否可均匀度难易沉积种类一次只能沉积一种薄膜可以沉积多层膜附着性不佳佳薄膜性质不易控制可利用调偏压、压力、基材加热来控制基本设备费低价格昂贵物理气相沉积小结三、化学气相沉积化学气相沉积法（chemicalvapordeposition,CVD)是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术1.热解反应（pyrolyticreaction）2.还原反应（reductionreaction）3.氧化反应(reducti

6、onreaction)4.置换反应(displacementreaction)5.岐化反应(disproportionationreaction)6.气相运输(vaportransportation)3.1化学气相沉积中的化学反应类型143.1.1热解反应热分解反应是最简单的沉积反应，利用热分解反应沉积材料一般在简单的单温区炉中进行，其过程通常是首先在真空或惰性气氛下将衬底加热到一定温度，然后导入反应气态源物质使之发生热分解，最后在衬底上沉积出所需的固态材料。热分解反应可应用于制备金属、半导体以及绝缘材料等。如：SiH4热解沉积多晶Si和非晶Si的反应(650°C)在传统的镍提纯过

7、程中使用的羰基镍（nickel）热解生成金属Ni(180°C)153.1.2还原反应许多元素的卤化物、羟基化合物、卤氧化物等虽然也可以气态存在，但它们具有相当的热稳定性，因而需要采用适当的还原剂才能将其置换出来。如利用H2还原SiCl4制备单晶硅外延层的反应（1200°C）各种难熔金属如W、Mo等薄膜的制备反应（300°C）说明：适用于作为还原剂的气态物质中H2最容易得到，因而利用得最多的是H2。163.1.3氧化反应与还原反应相反，利用O2作为氧化剂对SiH4进行的