薄膜的物理氣相沉積ⅱ-濺射法及其他p(1)(參考版)
2025-01-10 07:53本頁面
【正文】 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 。 （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(duì)離子注入沒有方向性的限制，適用于 對(duì)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。 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(lì)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(duì)簡(jiǎn)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(shí)沉積，對(duì)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。 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。 —— 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?zèng)_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(gè)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 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(chǎng)的加速下沉積在襯底上。 薄膜的物理氣相沉積 81 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。 薄膜的物理氣相沉積 78 離子束輔助沉積 偏壓濺射：離子對(duì)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。 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。 薄膜的物理氣相沉積 72 優(yōu)點(diǎn)： ?薄膜與襯底間附著力良好，薄膜結(jié)構(gòu)致密； （離子轟擊襯底和薄膜表面，在薄膜與襯底之間形成粗糙潔凈的界面，并形成均勻致密的薄膜結(jié)構(gòu)和抑制柱狀晶生長(zhǎng)） ?可以提高薄膜對(duì)于復(fù)雜外形表面的覆蓋能力，即繞射能力。 薄膜的物理氣相沉積 68 Back 薄膜的物理氣相沉積 69 其他 PVD方法 離子鍍 Ion Plating 反應(yīng)蒸發(fā)沉積 Reactive Evaporation 離子束輔助沉積 Ion Beam Assisted Deposition 離化團(tuán)束沉積 Ionized Cluster Beam Deposition 等離子體浸沒式離子沉積 Plasma Immersion Ion Deposition ——不同手段的結(jié)合或某種方法的改進(jìn) 薄膜的物理氣相沉積 70 離子鍍 ★ 使用 電子束蒸發(fā)法 提供沉積的源物質(zhì)，同時(shí)以襯底作為陰極、真空室作為陽極組成一個(gè)類似二級(jí) 濺射（直流或射頻） 裝臵，在沉積前和沉積中采用高能量的離子流對(duì)襯底和薄膜進(jìn)行濺射處理。 薄膜的物理氣相沉積 67 優(yōu)點(diǎn)： 1. 真空度高，氣體雜質(zhì)污染小， 薄膜純度高 ； 2. 襯底附近沒有等離子， 不會(huì)產(chǎn)生等離子體轟擊 導(dǎo)致襯底溫度上升、電子和離子轟擊損傷等問題； 3. 可以精確控制離子束的能量、束流的大小和方 向，且濺射出的原子不經(jīng)過碰撞過程直接沉積為 薄膜，因而很適合于作為 薄膜沉積的研究手段 。 ?采用中頻或脈沖濺射技術(shù)。 圖 濺射速率隨反應(yīng)氣體流量的變化曲線 反應(yīng)氣體流量 沉積速
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