物理氣相淀積上ppt課件-閱讀頁(yè)
2025-01-30 02:42本頁(yè)面
【正文】 F： ? 點(diǎn)源：當(dāng)蒸發(fā)源近似為點(diǎn)源時(shí) ， 氣體分子各向同性 ? 平面源 。 2c o sc o sRk????241Rk??? 至此淀積速率的公式為： 其中， 是淀積材料的質(zhì)量密度， Rd的單位是： m/s 影響淀積速率的主要參數(shù)： 1) 被蒸發(fā)材料本身的性質(zhì) 2) 淀積溫度：溫度越高，飽和蒸氣壓越高 3) 真空室和坩鍋的幾何形狀 ? ?22 42 rATPkMRkR eMNd????????常用蒸發(fā)系統(tǒng) ?分類(lèi)：主要有電阻式蒸發(fā) 、 高頻感應(yīng)式蒸發(fā)和電子束蒸發(fā) 1) 電阻式蒸發(fā)原理 ：采用鉭、鉬、鎢等高熔點(diǎn)金屬，做成適當(dāng)形狀的蒸發(fā)源，其上裝入待蒸發(fā)材料，讓電流通過(guò)，對(duì)材料進(jìn)行直接加熱蒸發(fā)，或者把蒸發(fā)材料放入 陶瓷或氧化鈹坩鍋 中進(jìn)行直接加熱。 2) 對(duì)蒸發(fā)源材料要求 ? 熔點(diǎn)高 ：由于蒸發(fā)材料的蒸發(fā)溫度（飽和蒸氣壓為 10－ 2乇時(shí)的溫度） ? 飽和蒸氣壓低 ：防止或減少在高溫下蒸發(fā)源材料會(huì)隨著蒸發(fā)材料的蒸發(fā)而稱(chēng)為雜質(zhì)進(jìn)入鍍膜層 ? 化學(xué)性能穩(wěn)定 ：在高溫下不應(yīng)與蒸發(fā)材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 各種形狀的電阻式蒸發(fā)源 ?電子束式蒸發(fā) 1) 隨著薄膜技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電阻式蒸發(fā)不能滿(mǎn)足蒸鍍某些 難熔金屬和氧化物材料 的要求，特別是制膜純度很高的需求，于是發(fā)展了電子束蒸發(fā)。 3) 原理 ：基于電子在電場(chǎng)作用下，獲得動(dòng)能轟擊到處于陽(yáng)極的蒸發(fā)材料上，使蒸發(fā)材料加熱氣化，而實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)鍍膜。如蒸發(fā) W、 Mo、 Ge、 SiO Al2O3等。 ? 熱量可直接加到蒸鍍材料的表面，因而 熱效率高 ，熱傳導(dǎo)和熱輻射的損失少 5) 電子束蒸發(fā)的缺點(diǎn) ： ? 電子槍發(fā)出的一次電子和蒸發(fā)材料發(fā)出的二次電子會(huì)使蒸發(fā)原子和殘余氣體分子電離，有時(shí)會(huì)影響膜層質(zhì)量。 6) 電子束蒸發(fā)源的結(jié)構(gòu)形式： 環(huán)形槍、直槍?zhuān)ㄆ査箻專(zhuān)?、e型槍和空心陰極電子槍等幾種 。 ? 直槍 ：一種軸對(duì)稱(chēng)的直線(xiàn)加速電子槍?zhuān)娮訌年帢O燈絲發(fā)射，聚焦成細(xì)束，經(jīng)陽(yáng)極加速后轟擊坩鍋中的蒸發(fā)材料使其加熱蒸發(fā)。不僅可以得到高的能量密度而且易于控制，應(yīng)用較為方便， 缺點(diǎn)是體積大、成本高、蒸發(fā)材料會(huì)污染槍體， 可以采用在電子束出口設(shè)置偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ，如下圖，并在燈絲部位設(shè)置獨(dú)立的抽氣系統(tǒng)，不但避免了燈絲對(duì)膜層的污染而且可以延長(zhǎng)槍的壽命。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下： 1－發(fā)射體 2－陽(yáng)極 3－電磁線(xiàn)圈 4－水冷坩鍋 5－收集極 6－吸收極 7－電子軌跡 8－正離子軌跡 9－散射離子軌跡 10－等離子體 e型槍結(jié)構(gòu)示意圖 ?所謂 e型槍是由電子運(yùn)動(dòng)軌跡而得名的，由于入射電子與蒸發(fā)原子相碰撞而游離出來(lái)的正離子，在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生與入射電子相反方向的運(yùn)動(dòng)，因而避免了直槍中 正離子對(duì)蒸鍍膜層的污染 ，同時(shí) e型槍也大大 減少了二次電子 （高能電子轟擊材料表面所產(chǎn)生的電子） 對(duì)基板轟擊的幾率。 ?目前 e型槍已經(jīng)取代了直槍和環(huán)形槍。蒸發(fā)源一般由水冷高頻線(xiàn)圈和石墨或陶瓷坩鍋組成。因此坩鍋選用和蒸發(fā)材料反應(yīng)最小的材料；蒸發(fā)源一次裝料，無(wú)需送料機(jī)構(gòu)，溫度控制容易，操作簡(jiǎn)單。 ?合金材料和多組分材料的淀積 當(dāng)合金材料的飽和蒸氣壓相近時(shí)，一般采用單源蒸發(fā)； 當(dāng)合金材料的飽和蒸氣壓不同時(shí)，采用多源同時(shí)或多源依次蒸發(fā)。 3) 用途：經(jīng)常用于制作高熔點(diǎn)的化合物，在空氣或氧氣氛中蒸發(fā) SiO制作 SiO2，在 N2氣氛中蒸發(fā) Zr得到 ZrN薄膜，在 ArN2中得到 AlN薄膜，在CH4氣氛中得到 SiC薄膜等 反應(yīng)蒸發(fā)法示意圖 ?蒸發(fā)工藝的局限性 ?淀積薄膜的速率限制：高速率與均勻性的矛盾 ?淀積薄膜材料純度的限制 ?淀積薄膜臺(tái)階覆蓋性的限制 當(dāng)表面吸附原子移動(dòng)率低時(shí)，陰影效應(yīng)會(huì)造成嚴(yán)重的臺(tái)階覆蓋
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