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弧等离子体镀膜。由于镀料的蒸发离化靠电弧,所以属于区别于第二节,第三节所述的蒸发手段。四、,1972年,Bunshah&Juntz推出活性反应蒸发离子镀(AREIP),沉积TiN,TiC等超硬膜,1972年Moley&Smith发展完善了空心热阴极离子镀,l973年又发展出射频离子镀(RFIP)。20世纪80年代,又发展出磁控溅射离子镀(MSIP)和多弧离子镀(MAIP)。(如电子束蒸发磁控溅射,或多弧蒸发离化等)使中性粒子电离成离子和电子,在基体上必须施加负偏压,从而使离子对基体产生轰击,适当降低负偏压后,使离子进而沉积于基体成膜。离子镀的优点如下:①膜层和基体结合力强。②膜层均匀,致密。③在负偏压作用下绕镀性好。④无污染。⑤多种基体材料均适合于离子镀。,在坩埚上方加20V~100V的正偏压。在真空室中导人反应性气体。如N2、02、C2H2、CH4等代替Ar,或混入Ar,电子束中的高能电子(几千至几万电子伏特),不仅使镀料熔化蒸发,而且能在熔化的镀料表面激励出二次电子,这些二次电子在上方正偏压作用下加速,与镀料蒸发中性粒子发生碰撞而电离成离子,在工件表面发生离化反应,从而获得氧化物(如Te02::..Si02、Al203、Zn0、Sn02、Cr203、Zr02、In02等)。其特点是沉积率高,工艺温度低。,由于在阴极上有多个弧斑持续呈现,故称作“多弧”。多弧离子镀的主要特点如下:(1)阴极电弧蒸发离化源可从固体阴极直接产生等离子体,而不产生熔池,所以可以任意方位布置,也可采用多个蒸发离化源。(2)镀料的离化率高,一般达60%~90%,显著提高与基体的结合力改善膜层的性能。(3)沉积速率高,改善镀膜的效率。(4)设备结构简单,弧电源工作在低电压大电流工况,工作较为安全。物理气相沉积技术工艺过程简单,对环境改善,无污染,耗材少,成膜均匀致密,与基体的结合力强。该技术广泛应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域,可制备具有耐磨、耐腐饰、装饰、导电、绝缘、光导、压电、磁性、润滑、超导等特性的膜层。随着高科技及新兴工业发展,物理气相沉积技术出现了不少新的先进的亮点,如多弧离子镀与磁控溅射兼容技术,大型矩形长弧靶和溅射靶,非平衡磁控溅射靶,孪生靶技术,带状泡沫多弧沉积卷绕镀层技术,条状纤维织物卷绕镀层技术等,使用的镀层成套设备,向计算机全自动,大型化工业规模方向发展。化学气相沉积法化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition,简称CVD)是一种用来产生纯度高、性能好的固态材料的化学技术。半导体产业使用此技术来成长薄膜。典型的CVD制程是将晶圆(基底)暴露在一种或多种不同的前驱物下,在基底表面发生化学反应或化学分解来产生欲沉积的薄膜。反应过程中通常也会伴随地产生不同的副产品,但大多会随着气流被带走,而不会留在反应腔中。微制程大都使用CVD技术来沉积不同形式的材料,包括单晶、多晶、非晶及磊晶材料。这些材料有硅、碳纤维、碳纳米纤维、纳米线、纳米碳管、SiO、硅2锗、钨、硅碳、氮化硅、氮氧化硅及各种不同的high-k介质等材料。CVD制程也常用来生成合成钻石。:..CVD技术被广泛地使用及在文献中被提起。这些技术有不同的起始化学反应机制(如活化机制)及不同的制程条件。以反应时的压力分类(1)常压化学气相沉积(AtmosphericPressureCVD,APCVD):在常压环境下的CVD制程。(2)2低压化学气相沉积(Low-pressureCVD,LPCVD):在低压环境下的CVD制程。降低压力可以减少不必要的气相反应,以增加晶圆上薄膜的一致性。大部份现今的CVD制程都是使用LPCVD或UHVCVD。(3)超高真空化学气相沉积(UltrahighvacuumCVD,UHVCVD:在非常低压环境下的CVD制程。大多低于10-6Pa(约为10-8torr)。注:在其他领域,高真空和超高真空大都是指同样的真空度,约10-7Pa。以气相的特性分类(1)气溶胶辅助气相沉积(AerosolassistedCVD,AACVD):使用液体/气体的气溶胶的前驱物成长在基底上,成长速非常快。此种技术适合使用非挥发的前驱物。(2)直接液体注入化学气相沉积(DirectliquidinjectionCVD,DLICVD):使用液体(液体或固体溶解在合适的溶液中)形式的前驱物。液相溶液被注入到蒸发腔里变成注入物。接着前驱物经由传统的CVD技术沉积在基底上。此技术适合使用液体或固体的前驱物。此技术可达到很多的成长速率。电浆技术(1)微波电浆辅助化学气相沉积(Microwaveplasma-assistedCVD,MPCVD(2)电浆增强化学气相沉积(Plasma-EnhancedCVD,PECVD):利用电浆增加前驱物的反应速率。PECVD技术允许在低温的环境下成长,这是半导体制造中广泛使用PECVD的最重要原因。(3)远距电浆增强化学气相沉积(Remoteplasma-enhancedCVD,RPECVD):和PECVD技术很相近的技术。但晶圆不直接放在电浆放电的区域,反而放在距离电浆远一点的地方。晶圆远离电浆区域可以让制程温度降到室温。(4)原子层化学气相气相沉积(AtomiclayerCVD,ALCVD):连续沉积不同材料的晶体薄膜层。:..5)热丝化学气相沉积(HotwireCVD,HWCVD):也称做触媒化学气相沉积(VD,Cat-CVD)或热灯丝化学气相沉积(HotfilamentCVD,HFCVD)。使用热丝化学分解来源气体。(6)有机金属化学气相沉积(hemicalvapordeposition,MOCVD):前驱物使用有机金属的CVD技术。(7)混合物理化学气相沉积(HybridPhysical-ChemicalVaporDeposition,HPCVD):一种气相沉积技术,包含化学分解前驱气体及蒸发固体源两种技术。(8)快速热化学气相沉积(RapidthermalCVD,RTCVD):使用加热灯或其他方法快速加热晶圆。只对基底加热,而不是气体或腔壁。可以减少不必要的气相反应,以免产生不必要的粒子。(9)气相外延(Vaporphaseepitaxy,VPE)通常用于集成电路沉积材料通常用于集成电路的CVD工艺。不同的材料会应用于不同的环境。多晶硅是从硅烷(SiH4)沉积所得到的。使用以下反应:SiH→Si+2H42这种反应通常使用低压化学气相沉积系统(LPCVD),使用单纯的硅烷或用70-80%的氮硅烷作为原料。在温度在600°C至650°C之间,压力为25~150帕斯卡的条件下,沉积速度在每分钟10至20纳米之间。另一种工艺使用氢为还原剂。氢气会降低增长速度,所以温度提高到850甚至1050℃进行补偿。多晶硅的沉积可以和掺杂同时进行。即把磷,***或者乙硼烷加入CVD反应腔。乙硼烷的会令增长率增加,但***化氢和磷化氢会令沉积速度减小。通常用于高分子聚合的材料Parylene-N(对二甲苯)以及其衍生物Parylene-N的单体经过高温炉(约摄氏600-800度)裂解后会形成自由基,而最后随着带入的惰性气体沉积在低温的表面上。大多数parylenes是钝化薄膜或涂层。这意味着他们保护的设备可以防止水,化学品的侵害。这是一个重要的特点,然而在许多应用上都需要键结的其他材料在聚对二甲苯上,例如对二甲苯对二甲苯,对二甲苯表面固定催化剂或酶......。一些的反应性对二甲苯,例如::..***基对二甲苯(一个***在每个重复单元,Kisco公司产品)******对二甲苯(一******每个重复单元,Kisco公司产品)[一******对二甲苯]比[***基对二甲苯]有更大的反应性,因为它带着更强的硷基。当相邻的苯环***组,***基,是在稳定的共振,因此变得更加酸性,相对碱性较弱。然而[***基对二甲苯]是更容易合成,因此它的成本较低。