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半导体薄膜沉积-物理/气相沉积

日期:2019-09-02 07:15
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摘要: 半导体薄膜沉积-物理/气相沉积 采用物理方法,将材料源--固体或者液体气化成气态原子、分子或部分电离成离子,并通过低气压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜技术。物理/气象沉积的主要方法有:真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀及分子束外延等。发展到目前,物理/气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜还可沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。 ...

      采用物理方法,将材料源--固体或者液体气化成气态原子、分子或部分电离成离子,并通过低气压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜技术。物理/气象沉积的主要方法有:真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀及分子束外延等。发展到目前,物理/气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜还可沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。




热蒸镀

电子束蒸镀

离子溅射

磁控溅射

离子镀

激光脉冲沉积

分子束外延MBE

优点

设备简单,沉积速度快

直接加热,效率高,能量密度大,蒸发高熔点材料,避免坩埚本身对薄膜的污染

附着力强,任何材料都可以

任何物质均可以溅射,附着力强,重复性好

镀膜范围广,附着性好,纯度高,能在复杂图形上镀膜,成膜速度高

可蒸镀熔点高材料,加热源在真空室外,简化真空室,费接触式加热,无污染

可严格控制生长速率以及膜成分,极好的膜厚度控制性

缺点

不容易形成结晶膜,附着力差,重复性差

装置复杂,残余气体和部分蒸汽电离对薄膜性能有影响,附着力较差

能沉积大面积均匀的膜,设备复杂,运行成本高

设备需要高压,设备复杂,成膜速度较蒸镀慢,受到离子攻击会有缺陷

受到离子攻击膜会有缺陷,受离子和电子攻击基材需要加冷却装置,离子污染

费用高

不适合厚膜生长,以及大量成产


一、蒸镀

1。热蒸镀

通过一定的加热方式使靶材气化,在真空下及一定的蒸气压下将气化的原子或分子由靶材运送到衬底上,通过粒子对衬底表面的碰撞及衬底表面对粒子的吸附及表面迁移完成成核与生长。

2.电子束蒸发

电子束蒸发与热蒸发的区别在于通过电子束加热靶材,可蒸发高熔点材料,可避免靶材与坩埚壁碰撞发生反应影响薄膜的质量。广泛应用于制备高纯度薄膜和导电玻璃等各种光学材料薄膜。


二、溅射镀膜

1.磁控溅射

电子在电场E的作用下,在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞,使其电离产生出Ar正离子和新的电子,新电子飞向基片,Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射。在溅射粒子中,中性的靶原子或分子沉积在基片形成薄膜。


2。离子束溅射

利用离子源产生一定能量的离子束以一定角度轰击置于高真空中的靶材,使其表面原子溅射出来,沉积在基底成膜的过程。

3.脉冲激光沉积PLD

一种利用激光对物体进行轰击,然后将轰击出来的物质沉积在不同的衬底上,得到沉积或者薄膜


三、离子镀

1.离子镀在真空条件下,利用气体放电使气体或被蒸发物质部分电离,并在气体离子或被蒸发物质离子的轰击下,将蒸发物质或其反应物沉积在基片上的方法。包括磁控溅射离子镀、反应物离子镀、空心阴极放电离子镀(空心阴极蒸镀法)、多弧离子镀(阴极电弧离子镀)等。


2.分子束外延MBE

分子束外延是一种在晶体基片上生长高质量的晶体薄膜的新技术,在超真空条件下,由装有各种所需组分的炉子加热而产生的蒸气,经小孔准直后形成的分子束或原子束,直接喷射到合适温度的单晶基片上,同时控制分子束对衬底扫描,就可使分子或原子排列一层层地“长”在基片上形成薄膜。



文章来源:真空技术与设备网

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