薄膜沉積

在基片上沉積各種材料的薄膜是微納加工的重要手段之一，主要方法有化學氣相沉積、蒸發、濺射等。平臺現有多臺薄膜沉積設備，包括：沉積介質薄膜的等離子體增強化學氣相沉積系統（PECVD）和低壓化學氣相沉積（LPCVD）爐管；沉積金屬、磁性材料和化合物等多樣材料的電子束蒸發鍍膜設備和多靶磁控濺射鍍膜系統。

薄膜沉積厚度范圍從納米級到微米級。

物liqi相沉積（PVD）是指在真空狀態下，加熱源材料，使原子或分子從源材料表面逸出從而在襯底上生長薄膜的方法。物liqi相沉積的主要方法有，真空電子束或電阻蒸鍍、濺射鍍膜、電弧等離子體鍍、離子鍍膜，及分子束外延等。AEMD的電子束蒸發系統和濺射系統都屬于物**相沉積。

化學氣相沉積（CVD）是使氣態物質在固體的表面上發生化學反應并在該表面上沉積，形成穩定的固態薄膜的過程。主要分為四個重要的階段：1、反應氣體向基體表面擴散；2、反應氣體吸附于基體表面；3、在基體表面上產生的氣相副產物脫離表面；4、留下的反應物形成覆層。采用等離子和激光輔助等技術可以顯著地促進化學反應，使沉積可在較低的溫度下進行。

原子層沉積（ALD）是一種可以將物質以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法。原子層沉積與普通的化學沉積有相似之處。但在原子層沉積過程中，新一層原子膜的化學反應是直接與之前一層相關聯的，使這種方式每次反應只沉積一層原子。

表1.各種薄膜沉積方式的優劣對比

項目	原子層沉積(ALD)	物liqi相沉積(PVD)	化學氣相沉積(CVD)	低壓化學氣相沉積（LPCVD爐管）
沉積原理	表面反應-沉積	蒸發-凝固	氣相反應-沉積	低壓化學氣相沉積（爐管式）
沉積過程	層狀生長	形核長大	形核長大	形核長大
臺階覆蓋力	優良	一般	好	好
沉積速率	慢	快	快	較慢
沉積溫度	低	低	高	更高
沉積層均勻性	youxiu	一般	較好	更好
厚度控制	反應循環數	沉積時間	沉積時間，氣相分壓	沉積時間，氣體比
成分	均勻雜質少	無雜質	易含雜質	無雜質

表2. 薄膜沉積設備概況

沉積材料	薄膜沉積設備	特點	工藝溫度
氧化硅 氮化硅 氮氧化硅	等離子體增強化學氣相沉積系統	PECVD， 高溫	300-400℃
	電感耦合等離子體化學氣相沉積設備	ICPCVD， 低溫沉積二氧化硅，氮化硅薄膜	<70℃或<300℃
	電子束蒸發鍍膜設備（E-Gun）	可實現+/-45度的斜角蒸發。	RT-200℃
	多靶磁控濺射鍍膜系統	氧化硅 可實現原位基片清洗、多層復合薄膜、多靶共濺復合薄膜沉積；	RT-60℃
	等離子體增強原子層沉積設備	沉積多種超薄高保形性、高臺階覆蓋能力的介質薄膜材料，如金屬氧化物，厚度可實現原子層的控制（1 atom-layer/cycle）。	室溫?500°C
	臥式氧化擴散爐管（WDFSOXD03）	1. 高品質氧化硅的干氧氧化； 2. 超厚氧化硅的濕氧氧化。	1100℃
	臥式低壓化學氣相沉積爐管（WDFSLPF02）	1. 高品質氮化硅（Si3N4)薄膜沉積； 2. 高品質低應力氮化硅（Si3N4)薄膜沉積； 3. 氮氧化硅薄膜沉積。	750℃
金屬薄膜	電子束蒸發鍍膜設備（E-Gun）	可實現+/-45度的斜角蒸發。	22℃-200℃
	多靶磁控濺射鍍膜系統	1. 多種金屬 2. 可實現原位基片清洗、多層復合薄膜、多靶共濺復合薄膜沉積； 3. 原位基片加熱（250℃）。	22℃—60℃
	超高真空濺射系統	磁性材料濺射需與平臺聯系確認。	烘烤溫度≤300℃
	離子束濺射系統	1. 沉積各類金屬薄膜； 2. 磁性材料沉積需與平臺聯系確認。	靶面溫度≤100℃, 臺面溫度5℃－25℃
	電子束蒸發系統	蒸鍍鋁、銅、銀、鉭等薄膜，	烘烤溫度≤300℃
	器件實驗制備系統	金屬Al的蒸鍍	烘烤溫度≤200℃
非晶硅 多晶硅	等離子體增強化學氣相沉積系統	非晶硅沉積	300-400℃
	臥式低壓化學氣相沉積爐管（WDFSLPF01）	1. 高品質非晶硅或多晶硅沉積； 2. 非晶硅及多晶硅沉積時的同步N型摻雜。	530℃
金屬氧化物 金屬氮化物 氧化物半導體薄膜	多靶磁控濺射鍍膜系統	1. 可實現原位基片清洗、多層復合薄膜、多靶共濺復合薄膜沉積； 2. 原位金屬氧化與氮化薄膜沉積； 3. 原位基片加熱（250℃）。	22℃—60℃
	等離子體增強原子層沉積設備	沉積多種超薄高保形性、高臺階覆蓋能力的介質薄膜材料，厚度可實現原子層的控制（1 atom-layer/cycle）。沉積較慢，厚膜需要較長時間。	室溫?500°C
	全自動多靶濺鍍系統	以氧化物半導體薄膜為主	基板加熱系統:≤300℃

表3. 金屬薄膜沉積能力概況

Au

Al

Cu

Ni

Cr

Pt

Sn

Ge

Ti

Ta

Mo

W

Ag

Pd

等離子體增強化學氣相沉積系統

電感耦合等離子體化學氣相沉積設備

電子束蒸發鍍膜設備

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多靶磁控濺射鍍膜系統

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等離子增強原子層沉積設備

超高真空濺射機

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離子束濺射系統

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全自動多靶磁控濺射儀

電子束蒸發系統

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器件實驗制備系統

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