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1、5-4 化学气相沉积,主讲：刘明,气相沉积,物理气相沉积,化学气相沉积,蒸发镀膜,溅射镀膜,离子镀膜,离子注入,真空蒸镀是将工件放入真空室，并用一定的方法加热，使镀膜材料蒸发或升华，飞至工件表面凝聚成膜。,溅射镀膜在真空室中，利用荷能粒子轰击靶材表面，通过粒子动量传递打出靶材中的原子和其他粒子，并使其沉积在工件表面形成薄膜。,离子镀是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物或其反应物沉积在基底上 。,离子注入技术是将从离子源中引出的低能离子束加速成具有几万到几十万电子伏的高能离子束后注入到固体材料表面，形成特殊物理、化学或力学性能表
2、面改性层的过程。,PVD方法的缺点,开口有悬突,洞侧壁膜太薄,洞底部不连续,化学气相沉积(CVD)技术的动机,以较高的表面移动性进行表面反应 极佳的平整性 侧壁及底部能均匀覆盖,化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition） 是借助空间气相化学反应在基材表面上沉积固态薄膜的工艺技术。 是指以单独的或综合的利用热能、等离子体、紫外光照射等形式的能源，使气态物质在固体的热表面上发生化学反应并在该表面上沉积，形成稳定的固态物质膜的工业过程。,反应气体到达基材表面,反应气体被基材表面吸附,在基材表面发生化学反应，形核,生成物从基材表面扩散,CVD的过程,CVD的化学反应类型,1.热
3、分解,2.还原,CVD的化学反应类型,3.氧化,4.水解,5.综合,CVD基本条件,在沉积温度下，反应物必须有足够高的蒸气压。 反应的生成物，除了所需要的沉积物为固态之外，其余必须都是气态。 沉积物本身的饱和蒸气压应足够低，以保证在整个沉积反应过程中，它能保持在加热的基体上沉积。,化学气相沉积的分类,等离子体增强化学气相沉积,促使化学反应的能量来源除了热能之外，还借助外部所加电场作用引起放电，使原料气体成为等离子体。,等离子体增强化学气相沉积的特点,优点：1.沉积温度底 2.内应力小 3.速率高 缺点：1.反应产物难以控制，薄膜不纯 2.沉积温度低，气体解吸不彻底，残留在薄膜中。 3.离子轰击
4、损伤 4.设备复杂，价格较高,金属有机物化学气相沉积（MOCVD）,是一种利用金属有机化合物热分解反应进行气相外延生长的方法，即把含有外延材料组分的金属有机化合物通过载气输运到反应室，在一定温度下进行外延生长。,优点：1.沉积温度低 2.能沉积单晶，多晶，非晶的多层和超薄层、原子层的薄膜 3.可以大规模、低成本制备复杂组分的薄膜和化合物半导体材料 4.可在不同表面沉积成膜 缺点：1.沉积速率慢 2.原料毒性较大,金属有机物化学气相沉积（MOCVD）的特点,激光诱导化学气相沉积(LCVD),在化学气相沉积过程中利用激光束的光子能量激发和促进化学反应的薄膜沉积方法。,CVD技术在工模具上的应用,应用条件： (1)合理选择涂层材料 (2)选好基体材料 (3)确定合适的涂层厚度 (4)选用良好的设备和正确实施工艺,分子束外延 (Molecular Beam Epitaxy),在超高真空条件下，精确控制蒸发源给出的中性分子束流强度，在基片上外延成膜的技术。,MBE特点,严格的按照原子层逐层生长 受基片的动力学制约 干式工艺，杂质少 低温 生长速度慢，能够严格控制杂质和组分浓度 设备昂贵,小 结,离子束合成薄膜,(一)离子束在薄膜合成中的应用 (二)直接引出式离子束沉积 (三)质量分离式离子束沉积 (四)簇团离子束沉积 (五)离子束增强沉积,
