《物理氣相淀積上》ppt課件(文件)
【正文】 蒸發(fā)速率取決于離開(kāi)蒸發(fā)源的材料有多少；到達(dá)基板材料有多少 ? 熱平衡狀態(tài)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積表面的氣體分（原）子數(shù)為： 其中 P是壓強(qiáng)， M是氣體分子的質(zhì)量 單位時(shí)間內(nèi)坩鍋中蒸發(fā)材料質(zhì)量的 消耗速率 可寫為： 其中 ,Pe是蒸發(fā)材料的飽和蒸氣壓， T是材料溫度 假設(shè)材料溫度近似為恒定，同時(shí)面積 A恒定，則有： 為固定值 k T MPJn?22?dATPkMdAPkTMR eeML ?? ???????????? 22ATPkMR eML ?2?? 當(dāng)真空室內(nèi)的真空度足夠高時(shí) ， 忽略氣體分子的相互碰撞 ，可假設(shè)離開(kāi)蒸發(fā)源的氣體分子以直線形式運(yùn)動(dòng)到基板 （ 襯底 ） 表面 。 由于電阻式加熱蒸發(fā)源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)廉易作，是一種普遍的蒸發(fā)源。 2) 過(guò)程 ：將蒸發(fā)材料放入水冷的銅坩鍋中，直接利用電子束加熱，使蒸發(fā)材料氣化蒸發(fā)后凝結(jié)在基板表面成膜，是真空蒸發(fā)鍍膜技術(shù)的發(fā)展方向。 ? 由于被蒸發(fā)材料置于水冷坩鍋內(nèi)，因而可避免容器材料蒸發(fā)，以及容器材料和蒸發(fā)材料之間的反應(yīng)， 提高純度 。 ? 環(huán)形槍 ：靠環(huán)形陰極來(lái)發(fā)射電子束，經(jīng)過(guò)聚焦和偏轉(zhuǎn)后打在坩鍋中使坩鍋內(nèi)的材料蒸發(fā)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但功率和效率不高，多用于實(shí)驗(yàn)性研究，在生產(chǎn)中用的較少。 直槍式蒸發(fā)源簡(jiǎn)圖 ? e型槍 ：即 270度偏轉(zhuǎn)的電子槍，它克服了直槍的缺點(diǎn)，是目前用的 較多的電子束蒸發(fā)源 。 ?高頻感應(yīng)蒸發(fā)源 1) 原理：將裝有蒸發(fā)材料的坩鍋放在高頻螺旋線圈的中央，使蒸發(fā)材料在高頻磁場(chǎng)的感應(yīng)下產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流損失和磁滯損失（對(duì)鐵磁體），致使蒸發(fā)材料升溫，直至氣化。 3) 缺點(diǎn)：蒸發(fā)裝置必須屏蔽，并需要復(fù)雜昂貴的高頻感應(yīng)器、高頻場(chǎng)會(huì)使參與氣體電離，使功耗增大。 解決：加熱硅片并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)硅片 。 蒸發(fā)多組分薄膜的方法 ?化合物蒸發(fā)法 1) 方法：電阻式蒸發(fā)、反應(yīng)蒸發(fā)法、雙源或多源蒸發(fā)－三溫度法和分子束外延法 2) 反應(yīng)蒸發(fā)法：將活性氣體導(dǎo)入真空室，使活性氣體的原子和分子和從蒸發(fā)源逸出的蒸發(fā)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)，從而形成高價(jià)化合物薄膜的方法。 高頻感應(yīng)蒸發(fā)源示意圖 2) 優(yōu)點(diǎn)：蒸發(fā)速率大，可為電阻式的 10倍；蒸發(fā)源的溫度均勻穩(wěn)定，不易產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象；蒸發(fā)材料是金屬時(shí)，蒸發(fā)材料可產(chǎn)生熱量。 ?由于 e 型槍有效抑制二次電子，可方便地通過(guò) 改變磁場(chǎng)來(lái)調(diào)節(jié)電子束的轟擊位置 ，再加上在結(jié)構(gòu)上采用的內(nèi)藏式陰極， 防止了極間放電、避免了燈絲污染 。 直槍的功率從幾百瓦到幾千瓦都有 。 ? 電子槍的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備價(jià)格較貴 ? 當(dāng)加速電壓過(guò)高時(shí)所產(chǎn)生的軟 X射線對(duì)人體有一定的傷害，應(yīng)予以注意。 電子束蒸發(fā)系統(tǒng) ?電子束蒸發(fā) 4) 電子束蒸發(fā)優(yōu)點(diǎn) ： ? 電子束轟擊熱源的束流密度高，能獲得遠(yuǎn)比電阻加熱源更大的能量密度，因此可以使 高熔點(diǎn)蒸發(fā)材料蒸發(fā) ，并且能有 較高的蒸發(fā)速率 。 ?電阻式蒸發(fā)源 電阻式蒸發(fā)系統(tǒng) 3) 電阻式蒸發(fā)源的形狀： 根據(jù)蒸發(fā)材料的性質(zhì)，結(jié)合考慮蒸發(fā)源材料的潤(rùn)濕性，選擇蒸發(fā)源形狀。 當(dāng)蒸發(fā)源近似為平面 ? 源時(shí) ， 氣體分子流與夾角有關(guān) : 此時(shí) ， 蒸發(fā)源正上方的基板 會(huì)得到更多的淀積薄膜 ?c o s?F到達(dá)基板表面的材料比例常數(shù)可以寫為： 為獲得好的均勻性 ， 一般采用球形放置方式 ， 此時(shí)有： K為一個(gè)常數(shù) ， 保證了到達(dá)硅片襯底表面各點(diǎn)的氣體分子數(shù)相等
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