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几种薄膜淀积技术

几种主要薄膜淀积技术简介

摘要：从薄膜淀积的现象被发现到现在，对薄膜淀积理论的研究一直在进行，薄膜制造技术作为材料制备的新技术而得到广泛的应用。本文介绍几种主要的薄膜淀积的技术，薄膜的形成机理，影响薄膜的主要因素以及优缺点。

关键词：薄膜淀积制备技术CVDPVD

Abstract：Fromthephenomenonofthefilmdepositingisfoundtonow,researchhasbeeninprogress，thefilmmanufacturingtechniquewidelyusedastechnologyandmaterialsprepared.Thispapermainlyintroducesseveralmajorfilmdepositiontechnology,theformationmechanismandmainfactorsofaffecting,advantagesanddisadvantages.

Keywords:Thinfilmdepositing;preparationtechnology;CVD;PVD

引言

自从1857年第一次观察到薄膜淀积的现象到现在，薄膜制造技术得到广泛的应用。这门新技术不仅涉及到物理学、化学、结晶学、表面科学和固体物开学等基础学科，还和真空、冶金和化工等技术领域密切相关。薄膜制备过程是将一种材料（薄膜材料）转移到另一种材料（基底）的表面，形成和基底牢固结合的薄膜的过程。根据成膜方法

压源蒸发速率、淀积速率、蒸发源的温度、衬底位置、衬底温度等则成为影响薄膜质量的主要因素。

溅射可以分为直流溅射、直流磁控溅射、射频溅射。溅射主要利用惰性气体的辉光放电现象产生离子，用高压加速离子轰击靶材产生加速的靶材原子从而淀积在衬底表面，溅射技术的最大优点是理论上它可以制备任何真空薄膜，同时在台阶覆盖和均匀性上要优于蒸发淀积。

方法

优点

缺点

真空蒸镀

工艺简便，纯度高，通过掩膜易于形成所需要的图形

蒸镀化合物时由于热分解现象难以控制组分比，低蒸气压物质难以成膜

溅射镀膜

附着性能好，易于保持化合物、合金的组分比

需要溅射靶，靶材需要精制，而且利用率低，不便于采用掩膜沉积

化学汽相淀积法（CVD）

化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition)是指以单独的或综合的利用热能、等离子体放电、紫外光照射等形式的能量，使气态物质在固体的表面上发生化学反应并在该表面上沉积，形成稳定的固态薄膜的过程。利用化学气相淀积可以制备，从金属薄膜也可以制备无机薄膜。化学气相淀积种类很多，主要有：常压CVD（APCVD），低压CVD（LPCVD）、等离子体增强型CVD（PECVD）、金属氧化物CVD（MOCVD）等。按淀积过程中发生化学的种类不同可以分为热解法、氧化法、还原法、水解法、混合反应等。

CVD制备的薄膜最大的特点是致密性好、高效率、良好的台阶覆、孔盖能力、可以实现厚膜淀积、以及相对PCV的低成本；缺点是淀积过程容易对薄膜表面形成污染、对环境的污染等。APCVD的特点是不需要很好的真空度、淀积速度非常快、反应受温度影响不大，淀积速度主要受反应气体的输运速度的影响。LPCVD的特点是其良好的扩散性（宏观表现为台阶覆盖能力），反应速度主要受淀积温度的影响比较大，另外温度梯度对淀积的薄膜性能（晶粒大小、应力等）有很大的影响。PECVD最大的特点是反应温度低（200－400℃）和良好的台阶覆盖能力，可以应用在Al等低熔点金属薄膜上淀积，主要缺点是淀积过程引入的粘污；温度、射频、压力等都是影响PECVD工艺的重要因素。MOCVD的主要优点是反应温度低，广泛应用在化合物半导体制备上

优点

缺点

应用

APCVD

反应器简单

反应温度低

沉积速率快

台阶覆盖差

均匀性差

颗粒污染严重

低温氧化层

LPCVD

均匀性优

台阶覆盖优

产量大

生长温度高

沉积速率低

氧化硅

氮化硅

多晶硅、钨硅等

PECVD

生长温度低

沉积速率快

应力可控制

针孔密度较高

存在颗粒污染

差的化学配比

氧化硅

氮化硅

非晶硅

电镀法（plating）

电镀技术也有学者称它为水溶液薄膜淀积技术，主要因为金属离子是通过各种溶液到达被淀积衬底的表面从而形成薄膜。电镀技术的主要优点是它是一种极其廉价的薄膜制备技术，另外可以利用电镀技术制备合金、和厘米级的厚膜和复杂的图形、电镀薄膜具有良好的应力特性，缺点电镀技术由于受到自身淀积原理的限制，一般需要在衬底有一层薄的金属层做种子（所谓的seed），因此这在一定程度上限制了衬底的种类。

热氧化法（thermalOxi