物理气相沉积法过程的三个阶段： 1，从原材料中发射出粒子； 2，粒子运输到基片； 3，粒子在基片上凝结、成核、长大、成膜。
物理气相沉积（PVD） PVD
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
真空蒸发的影响因素
1.物质的蒸发速度 2.元素的蒸汽压 3.薄膜沉积的均匀性 4.薄膜沉积的纯度
真空蒸镀
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
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。
真空蒸镀
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: ①蒸发源材料由凝聚相转变成气相； ②在蒸发源与基片之间蒸发粒子的输运; ③蒸发粒子到达基片后凝结、成核、长大、 成膜。
真空蒸镀
蒸发源分类
（一）电阻加热蒸发 （二）电子束加热蒸发 （三）电弧加热蒸发 （四）激光加热蒸发
薄膜的化学气相沉积(CVD) 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
薄膜的化学气相沉积(CVD)
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。
薄膜的化学气相沉积(CVD)
CVD化学气相沉积装置
薄膜的化学气相沉积(CVD) 影响CVD薄膜的主要参数
• 温度
薄膜的化学气相沉积(CVD)
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
薄膜的化学气相沉积(CVD) 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。
物理气相沉积（PVD） 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: 1.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。 2.源物质要经过物理过程进入气相。 3.需要相对较低的气体压力环境。 4.在气相中及衬底表面并不发生化学反应。
物理气相沉积（PVD）
溅射法
直流溅射沉积装置
真空系统中，靶 材是需要溅射的材料， 它作为阴极。相对于 作为阳极的衬底加有 数千伏的电压。在对 系统预抽真空以后， 充入适当压力的惰性 气体。
溅射法
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。
溅射法
溅射法的优缺点：
优点: 薄膜在基片上的附着力强，膜层纯度 高，可同时溅射多种不同成分的合金膜或 化合物。 缺点：需要制备专用膜料，靶利用率低
薄膜制备
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张洋洋
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。
薄 膜 制 备
物理气相沉积（PVD） 化学气相沉积 （ CVD） LOGO
物理气相沉积（PVD） PVD
物理气相沉积（PVD)指的是利用某种物理的 过程，如物质的热蒸发或在受到粒子束轰击时物 理表面原子的溅射现象，实现物质从原物质到薄 膜的可控的原子转移过程。
物理气相沉积（PVD） 真空蒸镀
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。
真空蒸镀
• • • • • • 装置： 真空系统 蒸发系统 基片支撑 挡板 监控系统
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