導(dǎo)言

　　鍍膜是半導(dǎo)體及光學(xué)工業(yè)中最為重要的工藝之一。這里會(huì)總體歸納各類鍍膜/薄膜工藝，從原理上了解這些工藝的異同。

　　簡介

　　鍍膜指在基材上形成從數(shù)納米到數(shù)微米的材料層，材料可以是金屬材料、半導(dǎo)體材料、以及氧化物氟化物等化合物材料。鍍膜的工藝可以最簡略的分為化學(xué)工藝及物理工藝：

　　化學(xué)方法

　　通常是液態(tài)或者氣態(tài)的前體材料經(jīng)過在固體表面的化學(xué)反應(yīng)，沉積一層固體材料層。以下常見的鍍膜工藝都是屬于化學(xué)工藝：

　　◆ 電鍍(Electroplating)：利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程，是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝

　　◆ 化學(xué)溶液沉積 Chemical solution deposition (CSD)：是利用一種合適的還原劑使鍍液中的金屬離子還原并沉積在基體表面上的化學(xué)還原過程。與電化學(xué)沉積不同，化學(xué)沉積不需要整流電源和陽極。Sol-Gel技術(shù)就是一種化學(xué)溶液沉積方法。

　　◆ 旋轉(zhuǎn)涂覆法 Spin-coating：即在高速旋轉(zhuǎn)的基片上，滴注各類膠液，利用離心力使滴在基片上的膠液均勻地涂覆在基片上，厚度視不同膠液和基片間的粘滯系數(shù)而不同，也和旋轉(zhuǎn)速度及時(shí)間有關(guān)。通常也需要涂膠后的熱處理來使膠狀涂膜晶體化。對于高分子聚合物Polymer的薄膜涂覆比較有效，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體的光感掩膜涂覆。

　　◆ 化學(xué)氣相沉積 Chemical vapor deposition(CVD)：把一種或幾種含有構(gòu)成薄膜元素的化合物、單質(zhì)氣體通入放置有基材的反應(yīng)室，借助空間氣相化學(xué)反應(yīng)在基體表面上沉積固態(tài)薄膜的工藝技術(shù)。

　　◆ 等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 Plasma enhanced Chemical vapor deposition (PECVD)：是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。因?yàn)槔昧说入x子的活性來促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，PECVD可以在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)。

　　物理方法

　　使用機(jī)械的、機(jī)電的、熱力的方法來產(chǎn)生形成固態(tài)薄膜。通常是物理氣相沉積的方法Physical vapor deposition(PVD)。以下是常見的物理鍍膜工藝：

　　◆ 熱蒸發(fā)鍍膜(Thermal evaporation)：將薄膜物質(zhì)加熱蒸發(fā)，在比蒸發(fā)溫度低的基本表面上凝結(jié)成固體形成薄膜的方法。

　　→電子束蒸發(fā)鍍膜 (Electron beam evaporation); 通過電子束轟擊鍍膜材料加熱并使材料蒸發(fā)，并沉積在基板上。優(yōu)點(diǎn)是加熱集中，并能達(dá)到很高的溫度來處理高熔點(diǎn)的材料。

　　→離子束輔助沉積 (Ion assisted deposition IAD); 類似于E-beam evaporation工藝，改善的地方是用離子束來導(dǎo)向及加速氣化的鍍膜材料，并且離子束在材料沉積的過程中幫助沉積以及使沉積膜緊密化，就像小小的錘子一樣。

　　→電阻加熱蒸發(fā)鍍膜(Resistive heating evaporation)；通過高電流電阻加熱使鍍膜材料氣化，不適用于高過1600度熔點(diǎn)的材料

　　→分子束外延Molecular beam epitaxy (MBE)

　　◆ 濺射鍍膜(Sputtering)：高能量的原子、分子與固體在碰撞后，原子會(huì)被趕出固體表面。這種現(xiàn)象稱為濺射( Sputter )或者是濺鍍( Sputtering )，被碰撞的固體稱為靶材( Target )。通過高能量的原子、分子會(huì)反復(fù)碰撞，靶材會(huì)被加熱，為了防止溶解，會(huì)從背面進(jìn)行水冷。

　　→傳統(tǒng)濺射，通過高電壓使靶材周圍的氬氣離子化，并通過高電位差獲得加速，并轟擊靶材表面，轟出表面的靶材原子積聚在基板上，形成薄膜。

　　→射頻濺射 RF sputtering，射頻濺射是利用射頻放電等離子體中的正離子或電子轟擊靶材、濺射出靶材原子從而沉積在接地的基板表面的技術(shù)。相比傳統(tǒng)濺射的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生正電荷積聚，降低電位差，從而終止濺射。

　　→離子束濺射 Ion beam sputtering (IBS)，來自于獨(dú)立離子槍的高能量離子束轟擊靶材表面，濺鍍好的材料沉積在基板上。其間形成著的鍍膜化學(xué)計(jì)量和靶材一模一樣。

　　◆ 脈沖激光沉積 (Pulsed laser deposition PLD)：是一種利用聚焦后高功率脈沖激光對真空中靶材進(jìn)行轟擊，由于激光能量極高，使靶材氣化形成等離子體Plasma plume，然后氣化的物質(zhì)沉淀在襯底上形成薄膜。

　　結(jié)語

　　這里給出半導(dǎo)體及光學(xué)鍍膜工藝的一個(gè)最廣泛的分類介紹，而以后的筆記中會(huì)包含對于光學(xué)鍍膜最常見工藝的比較與分析，這些工藝包括E-beam, IAD, IBS。