薄膜的物理氣相沉積ⅱ-濺射法及其他p(1)-資料下載頁
2025-01-07 07:53本頁面
【正文】 更高的動能和遷移能力） 薄膜的物理氣相沉積 73 Ar O N CH4 薄膜的物理氣相沉積 74 其他形式： 空心陰極離子鍍 HCD 真空陰極電弧離子鍍 VAD及多弧離子鍍 磁過濾式真空陰極電弧離子鍍 FCVAD 主要應(yīng)用領(lǐng)域：鋼及其他金屬材料的硬質(zhì)涂層，比如各種工具耐磨涂層中廣泛使用的 TiN、 CrN等。 薄膜的物理氣相沉積 75 PVD三種基本鍍膜方法比較 薄膜的物理氣相沉積 76 Back 薄膜的物理氣相沉積 77 反應(yīng)蒸發(fā)沉積 Back 反應(yīng)蒸發(fā)沉積：使金屬蒸氣通過活性氣氛等離子體區(qū)后，沉積并反應(yīng)生成相應(yīng)的化合物。 應(yīng)用領(lǐng)域：各種氧化物、碳化物、氮化物硬質(zhì)涂層的沉積。 薄膜的物理氣相沉積 78 離子束輔助沉積 偏壓濺射：離子對于襯底表面的轟擊可以有效地改善薄膜的組織與性能，但入射離子的方向、能量、密度等條件很難得到綜合優(yōu)化。 —— 使用單獨(dú)離子源轟擊襯底表面 薄膜的物理氣相沉積 79 優(yōu)點(diǎn)：高速蒸發(fā)沉積 +偏壓濺射離子轟擊， 離子束的能量、方向可調(diào) 雙離子束： ?濺射靶材 ?轟擊襯底 控制薄膜沉積速率 控制離子流 離子源： ?考夫曼（ Kaufman）離子源 ?霍爾（ Hall）效應(yīng)離子源 薄膜的物理氣相沉積 80 優(yōu)點(diǎn)： 可以提供高強(qiáng)度、能量可變、能量一致性好、方向發(fā)散角度小的離子束；背底真空度較高。 薄膜的物理氣相沉積 81 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，特別適合于輸出較大束流強(qiáng)度的低能離子束。 缺點(diǎn)： 離子束具有一定的能量分布和角度分散；熱陰極的工作狀態(tài)會收到系統(tǒng)氣壓的限制。 薄膜的物理氣相沉積 82 Back 薄膜的物理氣相沉積 83 離化團(tuán)束沉積 工作原理：離化原子團(tuán)在電場的加速下沉積在襯底上。在與襯底接觸的瞬間，原子團(tuán)發(fā)生破裂，原子分散開來并沉積在襯底表面。 —— 利用具有一定能量的離化原子團(tuán) Knudsen源 薄膜的物理氣相沉積 84 薄膜的物理氣相沉積 85 離化團(tuán)束沉積將蒸發(fā)的高真空度與濺射的適當(dāng)范圍能量的離子轟擊相結(jié)合，有如下 特點(diǎn) ： (1)原子團(tuán)高速沖擊襯底將造成襯底局部溫度升高； (2)原子表面擴(kuò)散能力強(qiáng)； (3)創(chuàng)造活化的形核位臵； (4)促進(jìn)各個薄膜核心連成一片，成膜性好； (5)高能量原子團(tuán)的轟擊具有濺射清潔襯底表面和離子淺注入作用； (6)促進(jìn)襯底表面發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)； (7)沉積速率高。 薄膜的物理氣相沉積 86 利用離化團(tuán)束技術(shù)可以沉積各種材料，其 突出的特點(diǎn) 包括薄膜與襯底之間有良好的附著力，過程具有高真空度和高潔凈度，薄膜表面平整，抑制薄膜的柱狀晶生長傾向，可實(shí)現(xiàn)低溫沉積，可控制薄膜結(jié)構(gòu)，甚至可實(shí)現(xiàn)單晶外延等。 Back 薄膜的物理氣相沉積 87 等離子體浸沒式離子沉積 工作原理：將欲被沉積薄膜的工件 浸沒 在均勻的 低壓 等離子體中，并且在工件上施加頻率為數(shù)百赫茲，數(shù)千伏的高壓負(fù)脈沖。在高壓負(fù)脈沖作用下，工件外表面處等離子體鞘層中的離子被迅速加速，并在獲得相應(yīng)的能量之后沉積在工件的表面。 薄膜的物理氣相沉積 88 等離子體的產(chǎn)生方式： ?直流輝光放電，射頻輝光放電，微波激勵輝光放電 （ O CH N 金屬鹵化物、金屬羥基化合物等） ?磁控濺射輝光放電，真空陰極電弧放電 （各種固態(tài)物質(zhì)蒸汽） 薄膜的物理氣相沉積 89 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）設(shè)備相對簡單，適合大型復(fù)雜外形零件的薄膜沉積； （ 2）可完成多組元的同時沉積，對薄膜成分的控制能力強(qiáng)； （ 3）沉積離子的能量較高，有利于提高薄膜的致密性和附著力； （ 4）沉積溫度較低。 缺點(diǎn)：能夠沉積的薄膜種類有限。 （類金剛石薄膜， TiN、 AlN、 SiC、 TiOx等 ） 薄膜的物理氣相沉積 90 等離子體浸沒式離子注入 特點(diǎn) ：對離子注入沒有方向性的限制，適用于 對復(fù)雜形狀表面，甚至是深度較大的溝槽、深孔內(nèi)表面的離子注入。 應(yīng)用 ：金屬及其他材料的表面強(qiáng)化、半導(dǎo)體材料的表面摻雜等。 Back 薄膜的物理氣相沉積 91 本章小結(jié) 1. 濺射、濺射法及其特點(diǎn) 2. 輝光放電原理、過程 3. 等離子體鞘層及其電位分布 4. 濺射產(chǎn)額及影響因素、濺射閾值 5. 濺射沉積裝臵 （直流濺射，射頻濺射，磁控濺射） 6. 離子鍍，反應(yīng)蒸發(fā)沉積，離子束輔助沉積
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