专利名称：提高硅薄膜致密性的制备方法
技术领域：
本发明属于光学薄膜技术领域，特别是指一种提高硅薄膜致密性的制备方法。
背景技术：
用电子束蒸发技术实现的光学膜，因膜层的致密性较差，造成光学性能不稳定，可靠性较差，高折射率材料折射率相对较低等不良现象，为此，为了提高高折射率的硅膜致密性，通常采用离子辅助技术，但是，该技术工艺复杂，而且容易造成衬底损伤，在光电子器件中应用将带来一些副面的影响。本发明提到的提高硅膜致密性制备技术在于克服这些缺点，所使用的方法为双枪电子束蒸发技术，通过同时蒸镀不同材料来减少电子束蒸发的空位，提高膜的致密性，提高硅膜的折射率和稳定性，同时采用该技术实现高反射的光学膜可以使用较少的高低折射率膜层对数，该方法具备工艺简单、膜层稳定性好、可靠性好、光学膜应力小等优点。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种提高硅膜致密性制备技术，特别是那些光电子器件腔面光学薄膜需要的对膜的致密性和可靠性要求苛刻的膜层制备技术，本制备技术是用双电子束蒸发技术同时共同蒸镀高低两种折射率膜料实现高致密性的硅膜，被蒸镀的膜料分别为硅和二氧化硅，蒸镀过程中严格控制两种膜料的蒸发速率配比。
本发明的提高硅薄膜致密性的制备方法主要应用于各种光学薄膜的制备技术，特别是对硅膜致密性要求比较高的领域，在光通信、半导体器件及其它需要特殊的光学薄膜领域中均有重要的应用，可以提高硅膜的折射率和稳定性，实现低损耗的光学膜系结构。
技术方案一种用电子束蒸发技术提高硅膜层致密性的制备方法，使用双枪电子束同时蒸发硅和二氧化硅膜料实现，蒸镀过程中严格控制蒸发两种膜料的蒸发速率比，改变蒸镀速率比可调节膜层的致密性和折射率值，包括如下步骤步骤1将硅膜料和二氧化硅膜料分别装在两个坩埚中，然后将双枪电子束镀膜机抽到高真空，即真空度值小于等于1×10-4帕斯卡；步骤2将衬底加热到200-300℃，并控温；步骤3在计算机控制程序中设定两种膜料的淀积速率，开启电子枪，然后启动淀积程序；步骤4在计算机控制下，通过两个石英晶体振动器分别精确控制两种膜料的淀积速率，从而实现高致密性的硅膜。
所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其中所述的电子束镀膜机为双电子枪镀膜机。
所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其中所述的被蒸发的膜料为硅和二氧化硅，也可以是硅和另外一种膜料，如三氧化铝等；所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其中使用两个电子枪同时分别蒸镀两种膜料。
所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其中用石英晶体控制器分别控制两种膜料的蒸发速率。
所述的提高硅膜层致密性的制备方法，改变蒸镀膜料的淀积速率比，将改变硅膜的致密性和折射率，随着硅和二氧化硅的蒸发速率比减少，硅膜的致密性将增加，当它们的比值减少到3.5左右时，膜的致密性达到较大的值，当蒸发速率比值继续减少时，折射率将会减少。
所述的提高硅膜层致密性的制备方法，淀积膜层的过程中，要求恒温控制衬底的温度，这个温度一般为200-300℃，也可以扩展到其它温度。
所述的提高硅膜层致密性的制备方法，所用的衬底可以是光学玻璃表面、也可以是半导体光电子器件腔面、也可以是其它所有的需要淀积光学膜的器件表面。
所述的提高硅膜层致密性的制备方法，蒸镀该种膜层需要在高真空度下进行，真空度值一般小于等于1×10-4帕斯卡。
所述的提高硅膜层致密性的制备方法，通过改变硅膜料和二氧化硅膜料的蒸发速率比，硅膜层的折射率值可以在1.5与3.5之间调节，精确控制蒸发速率和其它工艺参数，可以精确控制硅膜的折射率和致密性。
本发明的特点在于(1)本发明提出的提高硅膜致密性制备技术的特点在于使用的蒸发技术为双枪电子束蒸发技术，通过严格控制蒸发硅和二氧化硅的蒸发工艺参数实现高折射率、高致密性硅膜；(2)使用双枪电子束蒸发时，采取的方式是同时共蒸的方式，通过计算机控制程序同时启动电子枪；(3)本发明提到的两种膜料分别是具有硅和二氧化硅，也可以是硅与另外一种膜料，它们的熔点可以相近，也可以有较大的差别；(4)本发明提到的硅膜层折射率大小和致密性，受硅和二氧化硅的蒸发速率配比的影响，可以通过控制同时蒸镀的它们的蒸发速度比率大小控制。
图1是本发明的提高硅膜层致密性的制备方法的流程图。
具体实施例方式
图1的提高硅膜层致密性的制备方法的流程，具体如下在高真空下，用电子束蒸发技术制备折射率为3.5(波长为1550nm)的硅膜膜层，可以同时蒸镀硅和二氧化硅两种膜料实现。通过计算机同时控制共蒸两种折射率膜料的蒸镀过程，用两个石英晶体振动器分别控制两种膜料的蒸发速率，制备本实例的薄膜膜层时，硅和二氧化硅的蒸发速率比为3.5。当然，蒸镀所用的设备不同，衬底的温度差异、石英晶体振动器控制的精度差异，蒸镀的硅膜的致密性和折射率将受到一定的影响，但硅膜的致密性将比单独蒸发硅膜工艺有较大的增加。如果减少蒸镀时硅和二氧化硅的蒸发速率比，即增加二氧化硅的相对蒸发速率，在保证膜的致密性的情况下，膜层的折射率将会降低。
权利要求
1.一种用电子束蒸发技术提高硅膜层致密性的制备方法，其特征在于，使用双枪电子束同时蒸发硅和二氧化硅膜料实现，蒸镀过程中严格控制蒸发两种膜料的蒸发速率比，改变蒸镀速率比可调节膜层的致密性和折射率值，包括如下步骤步骤1将硅膜料和二氧化硅膜料分别装在两个坩埚中，然后将双枪电子束镀膜机抽到高真空，即真空度值小于等于1×10-4帕斯卡；步骤2将衬底加热到200-300℃，并控温；步骤3在计算机控制程序中设定两种膜料的淀积速率，开启电子枪，然后启动淀积程序；步骤4在计算机控制下，通过两个石英晶体振动器分别精确控制两种膜料的淀积速率，从而实现高致密性的硅膜。
2.根据权利要求1所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其特征在于，其中所述的电子束镀膜机为双电子枪镀膜机。
3.根据权利要求1所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其特征在于，其中所述的被蒸发的膜料为硅和二氧化硅，也可以是硅和另外一种膜料，三氧化铝。
4.根据权利要求1所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其特征在于，其中使用两个电子枪同时分别蒸镀两种膜料。
5.根据权利要求1所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其特征在于，其中用石英晶体控制器分别控制两种膜料的蒸发速率。
6.根据权利要求1所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其特征在于，改变蒸镀膜料的淀积速率比，将改变硅膜的致密性和折射率，随着硅和二氧化硅的蒸发速率比减少，硅膜的致密性将增加，当它们的比值减少到3.5左右时，膜的致密性达到较大的值，当蒸发速率比值继续减少时，折射率将会减少。
7.根据权利要求1所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其特征在于，淀积膜层的过程中，要求恒温控制衬底的温度，这个温度一般为200-300℃，也可以扩展到其它温度。
8.根据权利要求1所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其特征在于，所用的衬底可以是光学玻璃表面、也可以是半导体光电子器件腔面、也可以是其它所有的需要淀积光学膜的器件表面。
9.根据权利要求1所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其特征在于，蒸镀该种膜层需要在高真空度下进行，真空度值一般小于等于1×10-4帕斯卡。
10.根据权利要求1所述的提高硅膜层致密性的制备方法，其特征在于，通过改变硅膜料和二氧化硅膜料的蒸发速率比，硅膜层的折射率值可以在1.5与3.5之间调节，精确控制蒸发速率和其它工艺参数，可以精确控制硅膜的折射率和致密性。
全文摘要
本发明属于光学薄膜技术领域，本发明涉及一种用电子束蒸发技术提高硅膜层致密性的制备方法，制备过程中，采用高真空下双枪电子束同时分别蒸镀硅和二氧化硅两种膜料实现，蒸发过程中，要严格控制两种膜料的淀积速率比，当淀积速率比小于3.5左右时，致密性达到较大值，继续减少它们的蒸发速率值，膜的折射率将开始下降。该制备方法简单可行，而且不受两种膜料的熔点等性能差异的限制。
文档编号C23C14/54GK1936070SQ20051008646
公开日2007年3月28日 申请日期2005年9月22日 优先权日2005年9月22日
发明者谭满清, 赵妙 申请人:中国科学院半导体研究所