反應濺射是在濺射鍍膜中,引入某些活性反應氣體與濺射成不同于靶材的化合物薄膜。反應氣體有O2、N2、CH4等。反應濺射的靶材可以是純金屬,也可以是化合物,反應濺射也可采用磁控濺射。如氮化鋁薄膜可以采用磁控濺射鋁靶材,氣體通入一比一的氬氣和氮氣,反應濺射的優(yōu)點是比直接濺射氮化鋁靶材時間更快。磁控濺射可改變工作氣體與氬氣比例從而進行反應濺射,例如使用Si靶材,通入一定比例的N2,氬氣作為工作氣體,而氮氣作為反應氣體,能得到SiNx薄膜。通入氧氣與氮氣從而獲得各種材料的氧化物與氮化物薄膜,通過改變反應氣體與工作氣體的比例也能對濺射速率進行調整,薄膜內組分也能相應調整。但反應氣體過量時可能會造成靶中毒。鍍膜層厚度可通過調整參數(shù)精確控制?;葜軺V真空鍍膜
LPCVD設備的發(fā)展歷史可以追溯到20世紀50年代,當時美國貝爾實驗室的科學家們使用LPCVD方法在硅片上沉積多晶硅薄膜,并用于制造雙極型晶體管。隨后,LPCVD方法被廣泛應用于制造金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)、動態(tài)隨機存儲器(DRAM)、太陽能電池等器件。20世紀70年代,LPCVD方法開始用于沉積氮化硅和氧化硅等絕緣薄膜,用于制造互連層、保護層、柵介質層等結構。20世紀80年代,LPCVD方法開始用于沉積碳化硅等寬禁帶半導體薄膜,用于制造高溫、高功率、高頻率等特殊應用的器件大連納米涂層真空鍍膜LPCVD設備可以沉積多種類型的薄膜材料,如多晶硅、氮化硅、氧化硅、碳化硅等。
電子束真空鍍膜的物理過程:物理的氣相沉積技術的基本原理可分為三個工藝步驟:(1)電子束激發(fā)鍍膜材料金屬顆粒的氣化:即鍍膜材料的蒸發(fā)、升華從而形成氣化源,(2)鍍膜材料粒子((原子、分子或離子)的遷移:由氣化源供出原子、分子或離子(原子團、分子團或離子團)經過碰撞,產生多種反應。(3)鍍膜材料粒子在基片表面的沉積。LPCVD反應的能量源是熱能,通常其溫度在500℃-1000℃之間,壓力在0.1Torr-2Torr以內,影響其沉積反應的主要參數(shù)是溫度、壓力和氣體流量,它的主要特征是因為在低壓環(huán)境下,反應氣體的平均自由程及擴散系數(shù)變大,膜厚均勻性好、臺階覆蓋性好。目前采用LPCVD工藝制作的主要材料有:多晶硅、單晶硅、非晶硅、氮化硅等。
LPCVD設備中除了工藝參數(shù)外,還有一些其他因素會影響薄膜材料的質量和性能。例如:(1)設備本身的結構、材料、清潔、校準等因素,會影響設備的穩(wěn)定性、精確性、可靠性等指標;(2)環(huán)境條件如溫度、濕度、氣壓、灰塵等因素,會影響設備的工作狀態(tài)、氣體的性質、反應的平衡等因素;(3)操作人員的技能、經驗、操作規(guī)范等因素,會影響設備的使用效率、安全性、一致性等指標。因此,為了保證薄膜材料的質量和性能,需要對設備進行定期的檢查、維護、修理等工作,同時需要對環(huán)境條件進行監(jiān)測和控制,以及對操作人員進行培訓和考核等工作。真空鍍膜設備需精確控制溫度和壓力。
LPCVD設備中還有一個重要的工藝參數(shù)是氣體前驅體的流量,因為它也影響了反應速率、反應機理、反應產物、反應選擇性等方面。一般來說,流量越大,氣體在反應室內的濃度越高,反應速率越快,沉積速率越高;流量越小,氣體在反應室內的濃度越低,反應速率越慢,沉積速率越低。但是,并不是流量越大越好,因為過大的流量也會帶來一些不利的影響。例如,過大的流量會導致氣體在反應室內的停留時間縮短,從而降低沉積效率或增加副產物;過大的流量會導致氣體在反應室內的流動紊亂,從而降低薄膜的均勻性或質量;過大的流量會導致氣體前驅體之間或與襯底材料之間的競爭反應增加,從而改變反應機理或反應選擇性。降低PVD制備薄膜的應力,可以提高襯底溫度,有利于薄膜和襯底間原子擴散,并加速反應過程。鄭州真空鍍膜工藝
真空鍍膜在航空航天領域有重要應用?;葜軺V真空鍍膜
加熱:通過外部加熱源(如電阻絲、電磁感應等)對反應器進行加熱,將反應器內的溫度升高到所需的工作溫度,一般在3001200攝氏度之間。加熱的目的是促進氣相前驅體與襯底表面發(fā)生化學反應,形成固相薄膜。送氣:通過氣路系統(tǒng)向反應器內送入氣相前驅體和稀釋氣體,如SiH4、NH3、N2、O2等。送氣的流量、比例和時間需要根據不同的沉積材料和厚度進行調節(jié)。送氣的目的是提供沉積所需的原料和控制沉積反應的動力學。沉積:在給定的壓力、溫度和氣體條件下,氣相前驅體與襯底表面發(fā)生化學反應,形成固相薄膜,并釋放出副產物。沉積過程中需要監(jiān)測和控制反應器內的壓力、溫度和氣體組成,以保證沉積質量和性能。卸載:在沉積完成后,停止送氣并降低溫度,將反應器內的壓力恢復到大氣壓,并將沉積好的襯底從反應器中取出。卸載時需要注意避免溫度沖擊和污染物接觸,以防止薄膜損傷或變質?;葜軺V真空鍍膜