氧化鎢薄膜化學氣相沉積法

化學氣相沉積法圖片

化學氣相沉積是將反應物由氣相引入到襯底表面發生異類反應,形成薄膜的一種工藝,是常見的一種薄膜生長方法。目前用於製備薄膜的主要包括金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD )、低壓化學氣相沉積(LPCVD)等方法。

金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)是一種異質外延生長的常用方法,它有著生長高品質薄膜的一套有效方法。下圖為金屬化學氣相沉積系統示意圖。它常用易揮發性質的有機金屬鹽作為金屬源,以 Ar 作為金屬源的載氣,而反應氣體多用 O2或水汽。用 MOCVD 生長的薄膜具有結晶品質優良,表面平滑,膜均勻性好(包括化學組成與厚度)等優點。

低壓化學氣相沉積(LPCVD)通常是在中等真空度下(約 0.1 -5torr) ,薄膜製備溫度較低,可以在大面積襯底上沉積,沉積過程的易控制性,以及沉積薄膜的平整度高等優點。示意圖如下:

常規的CVD法一般利用的是含有氫和氯的化合物氣相分子,而在製備氧化鎢薄膜時,通常使用的是六羰基鎢W(CO)6或以其為基礎合成的其他鎢化合物作為先驅體,以攜帶W原子抵達襯底表面參與化學反應。也有報導利用其它專門的氣相金屬有機分子,運用金屬有機化學氣相沉積法(OMCVD)來製備氧化鎢薄膜.。等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD) 是在輝光放電引起的等離子體的作用下進行化學氣相沉積,它更能夠提高薄膜沉積的速率。有報導稱,使用PECVD法製備氧化鎢薄膜時,不同點在於使用的先驅體為WF6的情況下,得到的薄膜生長速率可以高達10nm/s,而要得到比此更高的薄膜生長速率對於薄膜品質則有不良的影響。

CVD法製備氧化鎢薄膜沉積速度較之其他製備方法更快,該法具有多功能性、產品高純性、工藝可控性、過程連續性等特點,但成本高,放大困難,不適合工業化大規模薄膜的製備。