关键词：薄膜制备，PVD，CVD，镀膜工艺

薄膜制备工艺包括

薄膜制备方法的选择

基体材料的选择及表面处理

薄膜制备条件的选择和薄膜结构、性能与工艺参数的关系等

➤物理气相沉积（PVD）

这种薄膜制备方法相对于下面还要介绍的化学气相沉积方法而言，具有以下几个特点：

• 需要使用固态的或者熔化态的物质作为沉积过程的源物质。

• 源物质要经过物理过程进入气相。

• 需要相对较低的气体压力环境。

• 在气相中及衬底表面并不发生化学反应。

物理气相沉积法过程的三个阶段：

• 从原材料中发射出粒子；

• 粒子运输到基片；

• 粒子在基片上凝结、成核、长大、成膜。

物理气相沉积技术中最为基本的两种方法就是蒸发法和溅射法，另外还有离子束和离子助等等方法。

蒸发法相对溅射法具有一些明显的优点，包括较高的沉积速度，相对较高的真空度，以及由此导致的较高的薄膜质址等。

溅射法也具有自己的一些优势，包括在沉积多元合金薄膜时化学成分容易控制，沉积层对衬底的附着力较好等。

真空蒸镀技术

在真空蒸镀技术中，人们只需要产生一个真空环境。在真空环境下，给待蒸发物提供足够的热量以获得蒸发所必需的蒸气压。在适当的温度下，蒸发粒子在基片上凝结，这样即可实现真空蒸镀薄膜沉积。

大量材料皆可以在真空中蒸发，最终在基片上凝结以形成薄膜。真空蒸发沉积过程由三个步骤组成:

• 蒸发源材料由凝聚相转变成气相；

• 在蒸发源与基片之间蒸发粒子的输运;

• 蒸发粒子到达基片后凝结、成核、长大、成膜。

蒸发源分类

1. 电阻加热蒸发

2. 电子束加热蒸发

3. 电弧加热蒸发

4. 激光加热蒸发

真空蒸发的影响因素

• 物质的蒸发速度

• 元素的蒸汽压

• 薄膜沉积的均匀性

• 薄膜沉积的纯度

薄膜沉积的纯度

• 蒸发源的纯度；

• 加热装置、坩埚可能造成的污染；

• 真空系统中的残留气体。

溅射法工艺

溅射法利用带有电荷的离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的靶电极。在离子能量合适的情况下，入射的离子将在与靶表面的原子的碰撞过程中使后者溅射出来。这些被溅射出来的原子将带有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现在衬底上薄膜的沉积。

溅射法分类

(1)直流溅射;

(2)高频溅射;

(3)磁控溅射；

(4)反应溅射；

(5)离子镀。

➤化学气相沉积(CVD)

技术被称化学气相沉积(CVD)顾名思义，利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术。

特别值得一提的是，在高质量的半导体晶体外延技术以及各种绝缘材料薄膜的制备中大量使用了化学气相沉积技术。比如，在MOS场效应管中，应用化学气相方法沉积的薄膜就包括多晶Si、 SiO2、SiN等。

CVD所涉及的化学反应类型

1.热解反应

2.还原反应

3.氧化反应

4.化合反应

5.歧化反应

6.可逆反应

CVD化学气相沉积装置：一般来讲，CVD装置往往包括以下几个基本部分

(1)反应气体和载气的供给和计量装置;

(2)必要的加热和冷却系统;

(3)反应产物气体的排出装置。

影响CVD薄膜的主要参数

1.反应体系成分

2.气体的组成

3.压力

4.温度

最基本的CVD装置

高温和低温CVD装置

低压CVD (LPCVD)装置

等离子体增强CVD(PECVD)装置

激光辅助CVD装置

金属有机化合物CVD (MOCVD)装置

➤PVD与CVD的比较