LPCVD是低壓化學氣相沉積(LowPressureChemicalVaporDeposition)的簡稱,是一種在低壓條件下利用氣態化合物在基片表面發生化學反應并形成穩定固體薄膜的工藝。LPCVD是一種常用的CVD工藝,與常壓CVD(APCVD)、等離子體增強CVD(PECVD)、高密度等離子體CVD(HDPCVD)和原子層沉積(ALD)等其他CVD工藝相比,具有一些獨特的特點和優勢。LPCVD的原理是利用加熱設備作為熱源,將基片放置在反應室內,并維持一個低壓環境(通常在10-1000Pa之間)。然后向反應室內輸送含有所需薄膜材料元素的氣體或液體前驅體,使其與基片表面接觸并發生熱分解或氧化還原反應,從而在基片表面沉積出所需的薄膜材料。LPCVD可以沉積多種類型的薄膜材料,如多晶硅、氮化硅、氧化硅、氧化鋁、二硫化鉬等。真空鍍膜可明顯提高產品的使用壽命。無錫小家電真空鍍膜
目前認為濺射現象是彈性碰撞的直接結果,濺射完全是動能的交換過程。當正離子轟擊陰極靶,入射離子撞擊靶表面上的原子時,產生彈性碰撞,它直接將其動能傳遞給靶表面上的某個原子或分子,該表面原子獲得動能再向靶內部原子傳遞,經過一系列的級聯碰撞過程,當其中某一個原子或分子獲得指向靶表面外的動量,并且具有了克服表面勢壘(結合能)的能量,它就可以脫離附近其它原子或分子的束縛,逸出靶面而成為濺射原子。ITO薄膜的磁控濺射靶主要分為InSn合金靶、In2O3-SnO2陶瓷靶兩類。在用合金靶制備ITO薄膜時,由于濺射過程中作為反應氣體的氧會和靶發生很強的電化學反應,靶面覆蓋一層化合物,使濺射蝕損區域縮得很小(俗稱“靶中毒”),以至很難用直流濺射的方法穩定地制備出高質的ITO膜。陶瓷靶因能抑制濺射過程中氧的選擇性濺射,能穩定地將金屬銦和錫與氧的反應物按所需的化學配比穩定地成膜,故無中毒現象,工藝窗口寬,穩定性好。河源光學真空鍍膜真空鍍膜技術保證了零件的耐腐蝕性。
使用PECVD,高能電子可以將氣體分子激發到足夠活躍的狀態,使得在相對低溫下就能發生化學反應。這對于敏感于高溫或者不能承受高溫處理的材料(如塑料)來說是一個重要的優勢。等離子體中的反應物質具有很高的動能,可以使得它們在各種表面,包括垂直和傾斜的表面上發生化學反應。這就使得PECVD可以在基板的全范圍內,包括難以接觸的區域,形成高質量的薄膜。在PECVD過程中,射頻能量引發原料氣體形成等離子體。這個等離子體由高能電子和離子組成,它們能夠在各種表面進行化學反應。這就使得反應物質能夠均勻地分布在整個基板上,從而形成均勻的薄膜。且PECVD可以在相對低溫下進行,因此基板上的熱效應對薄膜的形成影響較小。這進一步有助于保持薄膜的均勻性。
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。設備通常由以下幾個部分組成:真空系統、氣體輸送系統、反應室、加熱系統、溫度控制系統、壓力控制系統、流量控制系統等。LPCVD設備的缺點主要有以下幾點:(1)由于高溫條件下襯底材料會發生熱膨脹和熱應力,使得襯底材料可能出現變形、開裂、彎曲等問題;(2)由于高溫條件下襯底材料會發生熱擴散和熱反應,使得襯底材料可能出現雜質摻雜、界面反應、相變等問題;(3)由于高溫條件下氣體前驅體會發生熱分解和熱聚合,使得氣體前驅體可能出現不穩定性、副反應、沉積速率降低等問題;(4)LPCVD設備需要較大的真空泵和加熱功率,使得設備成本和運行成本較高真空鍍膜過程中需避免鍍膜材料污染。
LPCVD設備中較新的是垂直式LPCVD設備,因為其具有結構緊湊、氣體分布均勻、薄膜厚度一致、顆粒污染少等優點。垂直式LPCVD設備可以根據不同的氣體流動方式進行分類。常見的分類有以下幾種:(1)層流式垂直LPCVD設備,是指氣體從反應室下方進入,沿著垂直方向平行流動,從反應室上方排出;(2)湍流式垂直LPCVD設備,是指氣體從反應室下方進入,沿著垂直方向紊亂流動,從反應室上方排出;(3)對流式垂直LPCVD設備,是指氣體從反應室下方進入,沿著垂直方向循環流動,從反應室下方排出。反應氣體過量就會導致靶中毒。無錫鈦金真空鍍膜
沉積工藝也可分為化學氣相沉積和物理的氣相沉積。CVD的優點是速率快,PVD的優點是純度高。無錫小家電真空鍍膜
PECVD技術是在低氣壓下,利用低溫等離子體在工藝腔體的陰極上(即樣品放置的托盤)產生輝光放電,利用輝光放電(或另加發熱體)使樣品升溫到預定的溫度,然后通入適量的工藝氣體,這些氣體經一系列化學反應和等離子體反應,在樣品表面形成固態薄膜。在反應過程中,反應氣體從進氣口進入爐腔,逐漸擴散至樣品表面,在射頻源激發的電場作用下,反應氣體分解成電子、離子和活性基團等。這些分解物發生化學反應,生成形成膜的初始成分和副反應物,這些生成物以化學鍵的形式吸附到樣品表面,生成固態膜的晶核,晶核逐漸生長成島狀物,島狀物繼續生長成連續的薄膜。在薄膜生長過程中,各種副產物從膜的表面逐漸脫離,在真空泵的作用下從出口排出。無錫小家電真空鍍膜