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1、离子镀膜技术离子镀膜技术Ion Plating4.4 离子镀膜技术离子镀膜技术 离子镀膜的原理离子镀膜的原理 离子镀膜的特点离子镀膜的特点 离子轰击的作用离子轰击的作用 离子镀膜的类型离子镀膜的类型 离离子子镀镀是是在在真真空空条条件件下下，利利用用气气体体放放电电使使气气体体或或被被蒸蒸发发物物质质部部分分离离化化，在在气气体体离离子子或或被被蒸蒸发发物物质质离离子子轰轰击击作作用用的的同同时时把把蒸蒸发发物物或或其其反反应应物物沉沉积积在在基基片上。片上。 离离子子镀镀把把气气体体的的辉辉光光放放电电、等等离离子子体体技技术术与与真真空空蒸蒸发发镀镀膜膜技技术术结结合合在在一一起起，不不仅
2、仅明明显显地地提提高高了了镀镀层层的的各各种种性性能能，而而且且大大大大地地扩扩充充了了镀镀膜膜技技术术的的应应用用范围。范围。 近年来在国内外都得到迅速发展。近年来在国内外都得到迅速发展。离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的原理离子镀膜的原理离子镀膜的原理离子镀膜的原理 离子镀膜的原理离子镀膜的原理q 离子镀膜系统典型结构离子镀膜系统典型结构 基基片片为为阴阴极极，蒸蒸发发源源为为阳阳极极，建建立立一一个个低低压压气气体体放放电电的的等等离离子区；子区； 镀镀材材被被气气化化后后，蒸蒸发发粒粒子子进进入入等等离离子子区区被被电电离离，形形成成离离子子，被被电电场场加加速速后后淀淀积积到到基基片
3、片上上成成膜；膜； 淀积和溅射同时进行；淀积和溅射同时进行；离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的原理离子镀膜的原理离子镀膜的原理离子镀膜的原理q 离子镀膜的成膜条件离子镀膜的成膜条件淀积过程：淀积过程：溅射过程：溅射过程：q 实现离子镀膜的必要条件实现离子镀膜的必要条件 造成一个气体放电的空间；造成一个气体放电的空间； 将将镀镀料料原原子子( (金金属属原原子子或或非非金金属属原原子子) )引引进进放电空间，使其部分离化。放电空间，使其部分离化。为为淀淀积积原原子子在在基基片片表表面面的的淀淀积积速速率率；为为薄薄膜膜质质量量密密度度；M M为为淀淀积积物物质质的的摩摩尔质量；尔质量；N NA
4、A阿佛加德罗常数。阿佛加德罗常数。j是入射离子形成的电流密度是入射离子形成的电流密度离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的特点离子镀膜的特点离子镀膜的特点离子镀膜的特点 离子镀膜的优点离子镀膜的优点 膜层附着性好；膜层附着性好；溅射清洗，伪扩散层形成溅射清洗，伪扩散层形成 膜层密度高（与块体材料相同）；膜层密度高（与块体材料相同）；正离子轰击正离子轰击 绕射性能好；绕射性能好； 可镀材料范围广泛；可镀材料范围广泛； 有利于化合物膜层的形成；有利于化合物膜层的形成； 淀积速率高，成膜速率快，可镀较厚的膜；淀积速率高，成膜速率快，可镀较厚的膜； 清洗工序简单、对环境无污染。清洗工序简单、对环境无污染。
5、离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的特点离子镀膜的特点离子镀膜的特点离子镀膜的特点 离子镀膜的缺点离子镀膜的缺点 薄薄膜膜中中的的缺缺陷陷密密度度较较高高，薄薄膜膜与与基基片片的的过过渡渡区区较较宽宽，应用中受到限制（特别是电子器件和应用中受到限制（特别是电子器件和ICIC）。）。 由由于于高高能能粒粒子子轰轰击击，基基片片温温度度较较高高，有有时时不不得得不不对对基片进行冷却。基片进行冷却。 薄膜中含有气体量较高。薄膜中含有气体量较高。离子镀膜技术离子镀膜技术离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用 离子轰击的作用离子轰击的作用离子镀膜的整个过程中都存在着离子轰击。离子镀膜的整
6、个过程中都存在着离子轰击。q 离化率：是指被电离的原子数占全部蒸发原子的百分数。离化率：是指被电离的原子数占全部蒸发原子的百分数。 中性粒子的能量中性粒子的能量 离子的能量离子的能量 薄膜表面的能量活性系数薄膜表面的能量活性系数式式中中， 单单位位时时间间在在单单位位面面积积上上所所淀淀积积的的离离子子数数； 是是蒸蒸发发粒粒子子的的动动能能； 是是单单位位时时间间对对单单位位面面积积轰轰击击的的离离子子数数； 为为离子的平均能量。离子的平均能量。离子镀膜技术离子镀膜技术离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用当当 远小于远小于 时，时， 离离子子镀镀膜膜中中的的活活化化系系数
7、数与与离离化化率率、基基片片加加速速电电压、蒸发温度等因素有关。压、蒸发温度等因素有关。离子镀膜技术离子镀膜技术离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用离子镀膜技术离子镀膜技术离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用q 溅射清洗溅射清洗 薄薄膜膜淀淀积积前前对对基基片片的的离离子子轰轰击击。将将产产生生如如下下结果：结果： 溅射清洗作用溅射清洗作用 吸附气体、各种污染物、氧化物吸附气体、各种污染物、氧化物 产生缺陷和位错网产生缺陷和位错网 入入射射粒粒子子传传递递给给靶靶材材原原子子的的能能量量超超过过靶靶原原子子发发生生离离位位的的最最低低能能量量时时，晶晶格
8、格原原子子将将会会离离位位并并迁迁移移到到晶晶格格的的间间隙隙位位置置上上去去，从从而而形形成成空空位位、间间隙隙原原子子和和热热激激励励。轰轰击击粒粒子子将将大大部部分分能能量量传传递递给给基基片片使使其其发发热热，增增加加淀淀积积原原子子在在基基片片表表面面的的扩扩散散能力，某些缺陷也可以发生能力，某些缺陷也可以发生迁移、聚集迁移、聚集成为位错网。成为位错网。 破坏表面晶格破坏表面晶格 离离子子轰轰击击产产生生的的缺缺陷陷很很稳稳定定的的话话，表表面面的的晶晶体体结结构构就会被破坏而成为非晶态就会被破坏而成为非晶态 气体掺入气体掺入 不不溶溶性性气气体体的的掺掺入入能能力力决决定定于于迁迁
9、移移率率、捕捕获获位位置置、基片温度及淀积粒子的能量大小基片温度及淀积粒子的能量大小 非晶材料捕集气体的能力比晶体材料强。非晶材料捕集气体的能力比晶体材料强。 表面成分改变表面成分改变 溅射率不同溅射率不同 表面形貌变化表面形貌变化 表面粗糙度增大，溅射率改变表面粗糙度增大，溅射率改变 温度升高温度升高离子镀膜技术离子镀膜技术离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用离子镀膜技术离子镀膜技术离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用离子轰击的作用q 粒子轰击对薄膜生长的影响粒子轰击对薄膜生长的影响 影响薄膜的形态、晶体结构、成分、物理性能相许多其它特性。影响薄膜的形态、晶体结构、
10、成分、物理性能相许多其它特性。 “伪伪扩扩散散层层”缓缓解解了了膜膜、基基的的不不匹匹配配程程度度，提提高高了了薄薄膜膜的附着力。的附着力。成成核核位位置置更更多多，核核生生长长条条件件更更好好。减减小小了了基基片片和和膜膜层层界界面面的空隙，提高了附着力。的空隙，提高了附着力。离子轰击能消除柱状晶粒，形成粒状晶粒结构的显微结构离子轰击能消除柱状晶粒，形成粒状晶粒结构的显微结构影影响响薄薄膜膜的的内内应应力力。离离子子轰轰击击强强迫迫原原子子处处于于非非平平衡衡位位置置，使内应力增加。利用轰击热效应或外部加热减小内应力。使内应力增加。利用轰击热效应或外部加热减小内应力。 可提高金属薄膜的疲劳寿
11、命（成倍提高）。可提高金属薄膜的疲劳寿命（成倍提高）。离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型 离子镀膜的类型离子镀膜的类型按薄膜材料气化方式分类：按薄膜材料气化方式分类：按原子或分子电离和激活方式分类：按原子或分子电离和激活方式分类： 电电阻阻加加热热、电电子子束束加加热热、高高频频感感应应加加热热、阴阴极极弧弧光放电加热等。光放电加热等。 辉辉光光放放电电型型、电电子子束束型型、热热电电子子型型、电电弧弧放放电电型型、以及各种离子源。以及各种离子源。 一一般般情情况况下下，离离于于镀镀膜膜设设备备要要由由真真空空室室、蒸蒸发发源源(或或气气源源、溅溅
12、射射源源等等)、高高压压电电源源、离离化化装装置置、放放置置基基片片的的阴阴极极等部分组成。等部分组成。离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型 直流二极型离子镀直流二极型离子镀 直直流流二二极极型型离离子子镀镀的的特特征征是是利利用用二二极极间间的的辉辉光光放放电电产产生生离离子子、并并由由基基板板所加的负电压对其加速。所加的负电压对其加速。 轰轰击击离离子子能能量量大大，引引起起基基片片温温度度升升高高，薄薄膜膜表表面面粗粗糙糙，质质量量差差；工工艺艺参参数难于控制。数难于控制。 由由于于直直流流放放电电二二极极型型离离子子镀镀设设备备简简单单，技技
13、术术容容易易实实现现，用用普普通通真真空空镀镀膜膜机机就就可可以以改改装装，因因此此也也具具有有一一定定实实用用价价值值。特特别别是是在在附附着着力力方方面面优优于于其其它它的的离子镀方法。离子镀方法。离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型 三极和多阴极型离子镀（二极型改进）三极和多阴极型离子镀（二极型改进）离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型 （1）二二阴阴极极法法中中放放电电开开始始的的气气压压为为10-2Torr左左右右，而而多多阴阴极极法法为为10-3Torr左左右右，可可实实现现低低气气压压下下的的
14、离离子子镀镀膜膜。真真空空度度比比二二级级型型离离子子镀镀的的真真空空度度大大约约高高一一个个数数量量级级。所所以以，镀膜质量好，光泽致密镀膜质量好，光泽致密 （2） 二二极极型型离离子子镀镀膜膜技技术术中中，随随着着阴阴极极电电压压降降低低，放放电电起起始始气气压压变变得得更更高高；而而在在多多阴阴极极方方式式中中，阴阴极极电电压压在在200V就能在就能在10-3 Torr左右开始放电。左右开始放电。特点：特点：离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型 （3）在在多多阴阴极极方方式式中中，即即使使气气压压保保持持不不变变，只只改改变变作作为为热热电电子
15、子发发射射源源的的灯灯丝丝电电流流，放放电电电电流流就就会会发发生生很很大大的的变变化化，因因此此可可通通过过改改变变辅辅助助阴阴极极(多多阴阴极极)的的灯灯丝丝电电流流来来控控制放电状态。制放电状态。 （4）由由于于主主阴阴极极(基基板板)上上所所加加维维持持辉辉光光放放电电的的电电压压不不高高，而而且且多多阴阴极极灯灯丝丝处处于于基基板板四四周周，扩扩大大了了阴阴极极区区、改改善善了了绕绕射射性性，减减少少了了高高能能离离子子对对工工件件的的轰轰击击作作用用，避避免免了了直直流流二二极极型型离离子子镀镀溅溅射射严严重重、成成膜膜粗粗糙糙、温温升升高高而而难难以以控控制的弱点。制的弱点。离子
16、镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型 活性反应离子镀膜（活性反应离子镀膜（ARE）Activated Reactive Evaporation 在在离离子子镀镀膜膜基基础础上上，若若导导入入与与金金属属蒸蒸气气起起反反应应的的气气体体，如如O2、N2、C2H2、CH4等等代代替替Ar或或掺掺入入Ar之之中中，并并用用各各种种不不同同的的放放电电方方式式使使金金属属蒸蒸气气和和反反应应气气体体的的分分子子、原原子子激激活活、离离化化、使使其其活活化化，促促进进其其间间的的化化学学反反应应，在在基基片片表表面面就可以获得化合物薄膜，这种方法称为活性反应离子镀
17、法。就可以获得化合物薄膜，这种方法称为活性反应离子镀法。 由由于于各各种种离离子子镀镀膜膜装装置置都都可可以以改改装装成成活活性性反反应应离离子子镀镀，因此，因此，ARE的种类较多。的种类较多。离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型电子束热电子束热丝发射室丝发射室蒸发室蒸发室防止蒸发飞防止蒸发飞溅物进入电溅物进入电子枪工作室子枪工作室拦拦截截一一次次电电子子，减减小对基片的轰击小对基片的轰击离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型特点：特点： （1）电电离离增增加加了了反反应应物物的的活活性性，在在温温度度较较低
18、低的的情情况况下下就能获得附着性能良好的碳化物就能获得附着性能良好的碳化物、氮化物薄膜。氮化物薄膜。 采采用用CVD法法要要加加热热到到1000左左右右，而而ARE法法只只需需把把基基片加热到片加热到500左右。左右。 （2）可可以以在在任任何何材材料料上上制制备备薄薄膜膜，并并可可获获得得多多种种化化合物薄膜。合物薄膜。 （3）淀淀积积速速率率高高。 一一般般每每分分钟钟可可达达几几个个微微米米，最最高高可可达达50 m。而而且且可可以以通通过过改改变变电电子子枪枪的的功功率率、基基片片蒸蒸发发源源的的距距离离、反反应应气气体体压压力力等等实实现现对对薄薄膜膜生生长长速速率率的的有有效效控制
19、。控制。离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型 （4） 调调节节或或改改变变蒸蒸发发速速率率及及反反应应气气体体压压力力可可以以十十分分方方便地制取不同配比、不同结构、不同性质的同类化合物。便地制取不同配比、不同结构、不同性质的同类化合物。 （5）由由于于采采用用了了大大功功率率、高高功功率率密密度度的的电电子子束束蒸蒸发发源源，几乎可以蒸镀所有金属和化合物。几乎可以蒸镀所有金属和化合物。 （6）清洁，无公害。）清洁，无公害。 ARE的的缺缺点点：电电予予枪枪发发出出的的高高能能电电子子除除了了加加热热蒸蒸发发薄薄膜膜材材料料之之外外，同同时时还还要要
20、用用来来实实现现对对蒸蒸气气以以及及反反应应气气体体的的离离化化。因因此，此，ARE法在低的沉积速率下，很难维持等离子体。法在低的沉积速率下，很难维持等离子体。离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型 射频离子镀膜技术射频离子镀膜技术三个区域：三个区域：（1）以以蒸蒸发发源源为为中中心心的的蒸蒸发发区；区；（2）以线圈为中心的离化区；）以线圈为中心的离化区；（3）以以基基板板为为中中心心，使使生生成成的离子加速，并沉积在基板。的离子加速，并沉积在基板。 通通过过分分别别调调节节蒸蒸发发源源功功率率、线线圈圈的的激激励励功功率率、基基板板偏偏压压等等，可可
21、以以对对上上述述三三个个区区域域进进行行独独立立的的控控制制，由由此此可可以以在在一定程度上改善膜层的物性。一定程度上改善膜层的物性。离子镀膜技术离子镀膜技术离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型离子镀膜的类型 综上所述，射频放电离子镀具有下述特点：综上所述，射频放电离子镀具有下述特点： a. 蒸蒸发发、离离化化、加加速速三三种种过过程程可可分分别别独独立立控控制制，离离化化率率靠靠射射频频激激励励，而而不不是是靠靠加加速速直直流流电电场场，基基板板周周围围不不产产生生阴极暗区。阴极暗区。 b. 在在10-1-l0-3 Pa的的较较低低工工作作压压力力下下也也能能稳稳定定放放电电，而而且且
22、离化率较高，薄膜质量好。离化率较高，薄膜质量好。 c. 容易进行反应离子镀。容易进行反应离子镀。 d. 和和其其它它离离子子镀镀方方法法相相比比，基基板板温温升升低低而而且且较较容容易易控控制。制。缺点是：缺点是： 由于工作真空度较高，故镀膜的绕射性差由于工作真空度较高，故镀膜的绕射性差 射频对人体有害射频对人体有害 离离子子镀镀技技术术可可以以制制备备敏敏感感、耐耐热热、耐耐磨、抗蚀和装饰薄膜。磨、抗蚀和装饰薄膜。离子镀膜技术离子镀膜技术习题和思考题习题和思考题习题和思考题习题和思考题1.离子镀膜系统工作的必要条件？离子镀膜系统工作的必要条件？2.离子镀膜的原理及薄膜形成条件？离子镀膜的原理
23、及薄膜形成条件？3.离子镀膜技术的分类？离子镀膜技术的分类？4.直直流流二二极极离离子子镀镀、三三极极和和多多阴阴极极离离子子镀镀、活活性性反反应应离离子子镀、射频离子镀的原理和特点？镀、射频离子镀的原理和特点？ 离子束溅射离子束溅射离子离子镀膜法镀膜法 真空蒸发镀膜，溅射镀膜，离子镀膜都不能控真空蒸发镀膜，溅射镀膜，离子镀膜都不能控制达到基片上的粒子流。为提高成膜质量，需要制达到基片上的粒子流。为提高成膜质量，需要精确控制成膜过程如图所示：精确控制成膜过程如图所示：离子源离子源ArAr抽气抽气样品样品靶材靶材克努曾喷射源克努曾喷射源优点：成膜能精确控制，调束流和离子束能即可；优点：成膜能精确
24、控制，调束流和离子束能即可； 高真空度下成膜，膜层质量好；高真空度下成膜，膜层质量好； 基片温度低。基片温度低。 由图可见，惰性离子由图可见，惰性离子Ar+束轰击靶材，而将靶材分束轰击靶材，而将靶材分子溅射到基片上。这事实上属二次离子束沉积。子溅射到基片上。这事实上属二次离子束沉积。 进进一一步步改改进进即即实实现现一一次次离离子子束束沉沉积积：由由固固态态物物质质的的离离子子束束直直接接打打在在基基片片上上沉沉积积而而形形成成薄薄膜膜-离离子子束束沉积法。沉积法。 但但在在工工艺艺实实现现比比较较困困难难，因因为为不不易易产产生生足足够够数数量量的固态物质离子，并能将它们引出和聚焦成束。的固
25、态物质离子，并能将它们引出和聚焦成束。 2. 分子束外延制膜法分子束外延制膜法( (MBE) 外延工艺：外延工艺：合适的条件下，合适的条件下，在适当的衬底上生成在适当的衬底上生成一层晶格结构完整的新单晶层外延层的制膜工艺。一层晶格结构完整的新单晶层外延层的制膜工艺。 同同质质外外延延：外外延延层层与与衬衬底底材材料料在在结结构构和和性性质质上上相同，但纯度可控等。相同，但纯度可控等。 异质外延：外异质外延：外延延层与衬底材料在结构和性质不同。层与衬底材料在结构和性质不同。高品质的半导体芯片就是由分子束外延制成。高品质的半导体芯片就是由分子束外延制成。分子束外延装置分子束外延装置:SnSn源源A
26、lAl源源GaGa源源档板档板样品样品工作室真空：工作室真空：1010-8-8Pa;Pa;分子束喷射源多个分子束喷射源多个; ;各种监控仪等。各种监控仪等。 将将物物质质如如AlAl、GaGa等等掺掺杂杂剂剂分分别别放放入入喷喷射射源源的的坩坩熔熔内内，加加热热使使物物质质熔熔化化升升华华就就能能产产生相应的分子束；生相应的分子束；这是目前最精确可控的成膜技术。这是目前最精确可控的成膜技术。 喷喷射射源源的的孔孔径径远远小小于于容容器器内内蒸蒸汽汽分分子子的的平平均均自自由由程程；喷喷射射源源的的炉炉温温和和档档板板可可调调，从从而而实实现现成成膜膜及及掺掺杂杂精精确确控控制。制。分子束外延制
27、膜法分子束外延制膜法( (MBE)的优点的优点:a.a.能实现将原子一个一个在衬底上沉积；能实现将原子一个一个在衬底上沉积；b.b.在超高真空下成膜，膜的质量好，纯度高；在超高真空下成膜，膜的质量好，纯度高；c.c.能获得单晶薄膜，并且衬底温度低；能获得单晶薄膜，并且衬底温度低；d.d.可同时进行成份、形貌等实时监控，以便于科可同时进行成份、形貌等实时监控，以便于科 学研究。学研究。3. 化学气相沉积法化学气相沉积法(CVD) 一一种种或或几几种种气气态态元元素素在在一一个个加加热热的的基基片片上上进进行行化化学学反反应应，而而形形成成不不挥挥发发的的固固态态膜膜层层的的过过程程称称为为化化学
28、学气气相沉积相沉积(CVD)。CVD装置：装置：气瓶气瓶1 1 气瓶气瓶2 2 气瓶气瓶3 3SSS阀阀阀阀质量流量计质量流量计加热线圈加热线圈样品样品排气排气石英支承板石英支承板热分解反应沉积：热分解反应沉积： 在加热基片上进行的热分解反应而形成的固态膜。在加热基片上进行的热分解反应而形成的固态膜。SiH4(气气) Si(固固) + 2H2(气气)CH4(气气) C(固固) + 2H2(气气)GeH4(气气) Ge(固固) + 2H2(气气)2AlC3(气气) +3CO2 (气气) +3H2(气气) Al2O3(固固) +6HCl+3CO(CH3)Ga(气气) +AsH3 (气气) GaAs
29、(固固) + 3CH43SiH4(气气) +4NH3 (气气) Si3H4(固固) + 12H2化学反应沉积：化学反应沉积： 在加热基片上进行的化学反应而形成的固态膜。在加热基片上进行的化学反应而形成的固态膜。化学气相沉积条件：化学气相沉积条件：在沉积温度下，反应物必须有足够高的蒸气压；在沉积温度下，反应物必须有足够高的蒸气压；反应反应的生成的生成物物, ,除了所需要的沉积物为固态外，除了所需要的沉积物为固态外， 其余都必须是气态；其余都必须是气态；沉积物本身的蒸汽压应足够低，以保证在整个沉积物本身的蒸汽压应足够低，以保证在整个 沉积反应过程中能使其保持在加热的基体上。沉积反应过程中能使其保持
30、在加热的基体上。优点：优点：a.a.成膜纯度高、致密、结晶定向好；成膜纯度高、致密、结晶定向好； b.b.能在较低温度下制备难熔物质能在较低温度下制备难熔物质, ,如如W W、MoMo、TaTa等；等； c.c.便于制备各种复合材料，因为成份及比例易控。便于制备各种复合材料，因为成份及比例易控。缺点：基片温度高缺点：基片温度高, ,沉积速度较低沉积速度较低, ,几个微米几个微米/ /小时小时, ,参加参加 沉积反应的气源和反应后的余气都有一定的毒性。沉积反应的气源和反应后的余气都有一定的毒性。4. 等离子体化学气相沉积法等离子体化学气相沉积法(PECVD) 为了使化学反应能在为了使化学反应能在
31、较低的温度下进行，利用较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进了等离子体的活性来促进反应，因而这种反应，因而这种CVD称为称为等离子体增强化学气相沉等离子体增强化学气相沉积积( (PECVD)即：即：高频辉光放电形成等离子体高频辉光放电形成等离子体 + +化学反应化学反应 = = PECVD反应气体反应气体接射频电源接射频电源样品样品抽气抽气成膜机理：成膜机理：辉光放电等离子体中：辉光放电等离子体中： 电子密度高电子密度高 (1091012/cm3)电子气温度比普通气体分子温度高出电子气温度比普通气体分子温度高出10-100倍倍 虽环境温度虽环境温度( (100-300) )，但反应气体在
32、辉光放电，但反应气体在辉光放电 等离子体中能受激分解，离解和离化，从而大大等离子体中能受激分解，离解和离化，从而大大 提高了参与反应物的活性。提高了参与反应物的活性。 因因此此，这这些些具具有有高高反反应应活活性性的的中中性性物物质质很很容容易易被被吸吸附附到到较较低低温温度度的的基基板板表表面面上上，发发生生非非平平衡衡的的化化学学反应沉积生成薄膜。反应沉积生成薄膜。优点：优点：基本温度低；沉积速率快；基本温度低；沉积速率快；成膜质量好，针孔少，不易龟裂。成膜质量好，针孔少，不易龟裂。5. 光光CVD 为了在膜的局部形成指定膜成份，发展了光为了在膜的局部形成指定膜成份，发展了光CVD.其基本原理：其基本原理：M + hv(光子光子) M*(激发态激发态) 受受激激分分子子具具有有额额外外能能量量hv,成成了了一一种种新新的的化化学学粒粒子子, ,化学活性增大，与其它气体易反应，例如：化学活性增大，与其它气体易反应，例如：
