【正文】 法又稱 “ 閃爍 ” 蒸發(fā)法。它是將細(xì)小的合金顆粒，逐次送到非常熾熱的蒸發(fā)器或坩堝中，使一個(gè)一個(gè)的顆粒實(shí)現(xiàn)瞬間完全蒸發(fā)。如果顆粒尺寸很小，幾乎能對(duì)任何成分進(jìn)行同時(shí)蒸發(fā)，故瞬時(shí)蒸發(fā)法常用于合金中元素的蒸發(fā)速率相差很大的場(chǎng)合。 優(yōu)點(diǎn)：能獲得成分均勻的薄膜，可以進(jìn)行摻雜蒸發(fā)等。 缺點(diǎn)：蒸發(fā)速率難于控制，且蒸發(fā)速率不能太快。 2．雙源或多源蒸發(fā)法 這種蒸發(fā)法是將所要形成合金膜的每一個(gè)成分，分別裝入各自的蒸發(fā)源中，然后獨(dú)立地控制各蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率，使到達(dá)基板的各種原子與所需合金薄膜的組成相對(duì)應(yīng)。為使薄膜厚度分布均勻，基板常需要進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。 二、化合物的蒸發(fā) 化合物的蒸發(fā)方法有三種： (1)電阻加熱法； (2)反應(yīng)蒸發(fā)法； (3)雙源或多源蒸發(fā)法 ——三溫度法和分子束外延法。 反應(yīng)蒸發(fā)法主要用于制備高熔點(diǎn)的絕緣介質(zhì)薄膜，如氧化物、氮化物和硅化物等。 三溫度法和分子束外延法主要用于制作單晶半導(dǎo)體化合物薄膜，特別是 Ⅲ Ⅴ 族化合物半導(dǎo)體薄膜、超晶格薄膜以及各種單晶外延薄膜等。 反應(yīng)蒸發(fā)法 所謂反應(yīng)蒸發(fā)法就是將活性氣體導(dǎo)入真空室，使活性氣體的原子、分子和從蒸發(fā)源逸出的蒸發(fā)金屬原子、低價(jià)化合物分子 在基板表面淀積過(guò)程中發(fā)生反應(yīng) ,從而形成所需高價(jià)化合物薄膜的方法。例如在空氣或氧氣氛中蒸發(fā) SiO制得 SiO 2 薄膜，在 ArN2 氣氛中得到 AlN薄膜等。 三溫度法 三溫度法從原理上講，它就是雙蒸發(fā)源蒸發(fā)法。當(dāng)把 Ⅲ —Ⅴ 族化合物半導(dǎo)體材料置于坩堝內(nèi)加熱蒸發(fā)時(shí)，溫度在沸點(diǎn)以上，半導(dǎo)體材料就會(huì)發(fā)生熱分解，分餾出組分元素。因此，淀積在基板上的膜層會(huì)偏離化合物的化學(xué)計(jì)量比。由于 Ⅴ 族元素的蒸氣壓比 Ⅲ 族元素大得多，所以發(fā)展了三溫度蒸發(fā)法。 所謂三溫度法，就是分別控制低蒸氣壓元素 (Ⅲ )的蒸發(fā)源溫度 TⅢ 、 高蒸氣壓元素 (Ⅴ )的蒸發(fā)源溫度 TⅤ 和基板溫度 Ts(一共三個(gè)溫度 )。它實(shí)際上相當(dāng)于在 V族元素的氣氛中蒸發(fā) Ⅲ 族元素。因此，從這個(gè)意義講也相似于反應(yīng)蒸鍍法。 圖 214 三溫度法原理圖 3．分子束外延鍍膜法 (MBE) 外延 是一種制備單晶薄膜的新技術(shù)，它是 在適當(dāng)?shù)囊r底與合適條件下，沿襯底材料晶軸方向生長(zhǎng)一層結(jié)晶結(jié)構(gòu)完整的新單晶層薄膜的方法 ，故稱此工藝為外延，新生單晶層叫做外延層。典型的外延方法有液相外延法、氣相外延法和分子束外延法。 外延薄膜和襯底屬于同一物質(zhì)的稱 “ 同質(zhì)外延 ” ，兩者不相同的稱為 “ 異質(zhì)外延 ” 。 分子束外延 分子束外延 (MBE)是新發(fā)展起來(lái)的外延制膜方法。也是一種特殊的真空鍍膜工藝。它是 在超高真空條件下，將薄膜諸組分元素的分子束流，直接噴到襯底表面，從而在其上形成外延層的技術(shù) 。是種將原子 (或分子 ) 一個(gè)一個(gè)地直接在襯底上進(jìn)行淀積的方法。 其突出的優(yōu)點(diǎn)是能生長(zhǎng)極薄的單晶膜層，且能夠精確控制膜厚、組分和摻雜。適于制作微波、光電和多層結(jié)構(gòu)器件，從而為集成光學(xué)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展提供了有效手段。 分子束外延制膜方法的特點(diǎn)（ 1/3） (1)生長(zhǎng)過(guò)程可控 MBE雖然也是一個(gè)以氣體分子論為基礎(chǔ)的蒸發(fā)過(guò)程，但它并不以蒸發(fā)溫度為控制參數(shù)，而是用系統(tǒng)中的四極質(zhì)譜儀、原子吸收光譜等近代分析儀器，精密地監(jiān)控分子束的種類和強(qiáng)度，從而嚴(yán)格控制生長(zhǎng)過(guò)程與生長(zhǎng)速率。 (2)膜的組分和摻雜濃度調(diào)整迅速 MBE是一個(gè)超高真空的物理淀積過(guò)程，既不需要考慮中間化學(xué)反應(yīng)，又不受質(zhì)量傳輸?shù)挠绊?，并且利用快門(mén)可對(duì)生長(zhǎng)和中斷進(jìn)行瞬時(shí)控制。因此，膜的組分和摻雜濃度可隨源的變化作迅速調(diào)整。 分子束外延制膜方法的特點(diǎn)（ 2/3 ） (3)MBE的襯底溫度低 因此降低了界面上熱膨脹引入的晶格失配效應(yīng)和襯底雜質(zhì)對(duì)外延層的自摻雜擴(kuò)散影響。 (4)可制按照普通熱平衡生長(zhǎng)法難以生長(zhǎng)的薄膜 MBE是一個(gè)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，即將入射的中性粒子 (原子或分子 )一個(gè)一個(gè)地堆積在襯底上進(jìn)行生長(zhǎng)，而不是一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程，所以它可生長(zhǎng)按照普通熱平衡生長(zhǎng)方法難以生長(zhǎng)的薄膜。 分子束外延制膜方法的特點(diǎn)（ 3/3 ） (5) 生長(zhǎng)速率低 大約 1um／ h， 相當(dāng)于每秒生長(zhǎng)一個(gè)單原子層，因此有利于實(shí)現(xiàn)精確控制厚度、結(jié)構(gòu)與成分，以及形成陡峭異質(zhì)結(jié)等。 MBE特別適于生長(zhǎng)超晶格材料。 (6)利于科學(xué)研究 由于 MBE是在超高真空環(huán)境中進(jìn)行的，而且襯底和分子束源相隔較遠(yuǎn)，因此可用多種表面分析儀器實(shí)時(shí)觀察生長(zhǎng)面上的成分、結(jié)構(gòu)及生長(zhǎng)過(guò)程，有利于科學(xué)研究。 由此可見(jiàn)， MBE特別適宜于制作具有復(fù)雜剖面的薄外延層。 MBE已在固體微波器件、光電器件、多層周期結(jié)構(gòu)器件和單分子層薄膜等方面的研制中得到廣泛應(yīng)用。 三、特殊的蒸發(fā)法 由于在用普通的電阻加熱蒸發(fā)法蒸發(fā)高熔點(diǎn)物質(zhì)時(shí)，常存在加熱絲、坩堝與蒸發(fā)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的問(wèn)題。另外，還存在著可能發(fā)生蒸發(fā)源材料的原子混入薄膜以及難于蒸發(fā)高熔點(diǎn)物質(zhì)問(wèn)題。這些問(wèn)題雖可由電子束蒸發(fā)法解決，但所用設(shè)備復(fù)雜昂貴。采用電弧蒸發(fā)法可克服以上問(wèn)題。 電弧蒸發(fā)法是制取高熔點(diǎn)材料薄膜的一種較簡(jiǎn)便的方法。該法是采用高熔點(diǎn)材料構(gòu)成兩個(gè)棒狀電極，在高真空下通電使其發(fā)生電弧放電，使接觸部分達(dá)到高溫進(jìn)行蒸發(fā)。因而也是一種自加熱蒸發(fā)法。可蒸發(fā)包括高熔點(diǎn)金屬在內(nèi)的所有導(dǎo)電材料?？珊?jiǎn)單快速地制作無(wú)污染薄膜，并且也不會(huì)引起由于蒸發(fā)源輻射作用而造成基板溫度升高的問(wèn)題。 電弧蒸發(fā)法的缺點(diǎn)是 (1)難于控制蒸發(fā)速率； (2)放電時(shí)所飛濺出微米級(jí)大小的電極材料微粒，會(huì)對(duì)膜層造成損傷； (3)須是導(dǎo)電材料。 2．熱壁法 為獲得良好的 外延 生長(zhǎng)膜，人們研究了熱壁外延生長(zhǎng)法。熱壁法是利用加熱的石英管等 (熱壁 )把蒸發(fā)分子或原子從蒸發(fā)源導(dǎo)向基板，進(jìn)而生成薄膜。通常，熱壁較基板處于更高的溫度。整個(gè)系統(tǒng)置于高真空中，但由于蒸發(fā)管內(nèi)有蒸發(fā)物質(zhì)，因此壓強(qiáng)較高。 特點(diǎn)：和普通的真空蒸鍍法相比，熱壁法的最顯著特點(diǎn)是在 熱平衡狀態(tài)下 成膜。這種方法在 Ⅲ Ⅴ 族、 Ⅳ Ⅵ 族化合物半導(dǎo)體薄膜的制備應(yīng)用中，收到了良好的效果。 將大功率激光器，置于真空室外，使高能量的激光束透過(guò)窗口進(jìn)入真空室中，經(jīng)棱鏡或凹面鏡聚焦，照射到蒸發(fā)材料上，使之加熱氣化蒸發(fā)。 由于制作大功率連續(xù)激光器成本較 高，所以它的應(yīng)用范圍尚有限，目前暫不能在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。 激光蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn) (1)激光加熱可達(dá)到極高的溫度，可蒸發(fā)任何高熔點(diǎn)材料，且獲得很高的蒸發(fā)速率。 (2)由于采用了非接觸式加熱，激光器可安裝在真空室外，既完全避免了來(lái)自蒸發(fā)源的污染，又簡(jiǎn)化了真空室，非常適宜在超高真空下制備高純薄膜。 (3)利用激光束加熱 ,能夠?qū)δ承┗衔锘蚝辖疬M(jìn)行 “ 閃爍蒸發(fā) ” ，有利于保證膜成分的化學(xué)比或防止分解；又由于材料氣化時(shí)間短促，不足以使四周材料達(dá)到蒸發(fā)溫度，所以激光蒸發(fā)不易出現(xiàn)分餾現(xiàn)象。因此，是淀積介質(zhì)膜、半導(dǎo)體膜和無(wú)機(jī)化合物薄膜的好方法。 實(shí)踐環(huán)節(jié) ZPD450鍍膜機(jī)； EPD500電子束蒸發(fā)沉積設(shè)備； ； ，并提出改進(jìn)意見(jiàn)； ； 。