薄膜（Thin Film)的定义及几种薄膜的应用

在现代集成电路工艺技术中，薄膜起着主导作用，它在集成电路的所有通用工艺中都得到了*有成效和*重要的应用。在这些应用中，薄膜结构的一个必不可少的标准是能否保持结构的完整性。20世纪以来，薄膜技术无论是在学术上还是在商业应用中，都取得了丰硕的成果。在现今的集成电路中，薄膜的应用也变得越来越重要。

在科学技术发展日新月异的时代，大量具有不同功能的薄膜材料得到了广泛的应用，薄膜作为一种重要的材料在材料科学领域占据着越来越重要的地位。近年来，随着薄膜制造技术的飞速发展，各种材料的薄膜化已经成为一种材料应用的发展趋势。薄膜材料种类繁多，应用广泛，目前常见并得到应用的薄膜主要有:超导薄膜、导电薄膜、铁电薄膜、电阻薄膜、半导体薄膜、介质薄膜、绝缘薄膜、钝化膜、光电薄膜等。下面介绍几种薄膜的主要应用。

(1)超导薄膜:超导薄膜(Superconducting Thin Film)是利用蒸发、喷涂等工艺方法沉积的厚度小于 1μm 的超导材料。以超导薄膜为基础制作数字电路，比半导体材料制作的数字电路具有速度更快、损耗更小、容量更大的特点。由于超导薄膜没有电阻，用它制成的天线、谐振器、滤波器、延迟线等微波通信器件具有常规材料(金、银)等不可比拟的高灵敏度，从而成为未来电子对抗中各国军方高度重视的一种材料。在制造超导体器件中，一个重要的目标就是找到纳米尺度的超导材料，这样的超薄超导材料在超导体晶体管及需要更高速度的电子学中，因为节能和超快的响应速度而发挥重要作用。超导技术具有广阔的发展前景，同时，发展高温超导技术是21世纪国际高技术竞争中，保持**优势的关键所在。在电力、通信、国防和医疗方面的发展急需利用超导技术解决现有的关键问题。应用超导技术将带来电力方面的重大变革。在国防工艺技术方面，由于超导技术不可替代的特殊性和优越性，将在超导电机、电磁武器、传感器导航用高精度超导陀螺仪等领域中广泛应用，所以提高临界转变温度、临界电流密度和改良其加工性能和工艺技术，制造出理想的、更低价格的新一代超导材料，成为了超导薄膜发展的新趋势。

(2)导电薄膜:导电薄膜是一种能实现特定电子功能的材料。这类薄膜分为半导电薄膜和导电薄膜。半导电薄膜只有半绝缘多晶硅薄膜。半导电薄膜主要有外延生长的硅单晶薄膜和 CVD 生长的掺杂多晶硅薄膜、半绝缘多晶硅薄膜。绝缘体薄膜主要有氧化硅薄膜、氮化硅薄膜等。金属薄膜主要有 Al、Au、NiCr 等薄膜。另外，还有在半导体工艺中应用的光刻胶薄膜。透明的导电薄膜是一种既能导电又能在可见光范围内具有高透明度的薄膜，主要有金属膜系、氧化物膜系、其他化合物膜系、高分子膜系、复合膜系等。金属膜系导电性能好，但是透明度差。半导体薄膜系列正好相反，导电性差，透明度高。当前应用和研究*为广泛的是金属膜系和氧化物膜系。透明导电薄膜主要用于光电器件的窗口材料，比较常见的透明导电薄膜为ITO(锡掺杂三氧化铟)、AZO铝掺杂氧化锌)等，它们的禁带宽度大，只吸收紫外光，不吸收可见光而“透明”*近几年来，国内外的研究者分别在低温制备的设备、工艺、薄膜的表面改性、多层膜系的设计和制备工艺方面进行了广泛而深入的研究。我国在低温，尤其在常温下制备 ITO 薄膜方面的研究还落后于国际上其他国家，与国外相比，制备方法比较单一，这一方面是由于我国在 ITO 薄膜的研究起步较晚，另一方面是受限于先进工艺设备的影响。ITO 导电薄膜可以广泛地应用于液晶显示器、太阳能电池及各种光学领域中。

(3)铁电薄膜:铁电薄膜是一种重要的功能性薄膜材料。具有铁电性且厚度为几十纳米到几微米的膜材料称为铁电薄膜。铁电薄膜具有良好的铁电性、压电性、热释电性、电学及非线性光学等特性，铁电薄膜可以广泛应用于微电子学、光电子学、集成光学和微机电系统(MEMS)等领域，目前铁电材料的研究也是国际上新型功能材料的研究热点之一。铁电薄膜的制备方法目前主要有 SOL-GEL 凝胶法、MOCVD 法、PLD 法和溅射法。铁电薄膜主要应用于制造各种存储器材、传感器和换能器及光电器件。铁电薄膜的应用前景广阔。近年来，人们对铁电薄膜的研究取得了可喜的进展，但铁电薄膜要在实际应用中取得重大突破，还有非常多的研究工作需要去做。这些工作既包括铁电薄膜的基础性研究工作，也包括铁电薄膜的应用基础研究工作。铁电性已经被发现了将近个世纪，关于铁电性的研究也取得了很大的进展，但是与铁电性及器件相关的新原理、新方法、新效应和新应用还有待进一步深入研究和开发。

(6)钝化膜:一般来讲，钝化膜主要是指在金属表面上形成金属氧化物或盐类，这些物质紧密地覆盖在金属表面上形成钝化膜，一般可以采用电化学钝化和化学钝化，化学钝化是利用强氧化剂对金属直接作用而在金属表面形成氧化膜。不论何种形式所形成的钝化膜，其根本目的都是防腐。

(7)光电薄膜:光电薄膜的应用广泛，主要包括光学膜片、光电显示用胶带等，光学膜片主要包括反射片、扩散片、棱镜片等。光电薄膜器件是 LCD 面板不可或缺的重要组成部分。