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文档简介

-,1,8.2物理汽相沉积（PVD）,物理气相沉积PhysicalVaporDeposition缩写为：PVD；通常用于沉积薄膜和涂层沉积膜层厚度：10-1nmmm；一类应用极为广泛的成膜技术，从装饰涂层到各种功能薄膜，涉及化工、核工程、微电子以及它们的相关工业工程。包括蒸发沉积（蒸镀）、溅射沉积（溅射）和离子镀等。,-,2,一、真空蒸发镀膜（蒸镀）,蒸镀利用真空泵将淀积室抽成“真空”，然后用高熔点材料制成的蒸发源将淀积材料加热、蒸发、淀积于基片上。,图8.2.1蒸镀装置示意图1.衬底加热器；2.衬底；3.原料；4.料舟,特点：（1）操作方便，沉积参数易于控制；（2）制膜纯度高，可用于薄膜性质研究；（3）可在电镜监测下进行镀膜，可对薄膜生长过程和生长机理进行研究。（4）膜沉积速率快，还可多块同时蒸镀；（5）沉积温度较高，膜与基片的结合强度不高。,-,3,1.物理基础,（1）物理阶段：(淀积材料的)升华：SV；输运：蒸发源基片上；沉积：VS；重新排列：淀积粒子在基片上重新排列或键合蒸发淀积不平衡过程；恒定条件高质量膜。,-,4,（2）封闭体系内的PT关系：,积分：,（1）,（2）,-,5,图8.2.2几种材料的蒸气压温度曲线,-,6,（3）蒸发速率和凝结速率,蒸发速率Ne：热平衡条件下，单位时间内，从蒸发源每单位面积上射出的平均原子数。（1/cm2s）成立条件：S化学吸附能(l10eV)，因而还能起清洗作用；这样的离子能量还可以避免膜层因严重溅射而变得表面粗糙和降低镀膜速率；,应用：广泛用于镀制TiN超硬膜；镀制TiN仿金装饰膜镀TiN膜的高速钢刀具可提高寿命3倍以上，甚至有高达数十倍。,-,38,4.多弧离子镀,阴极镀料靶材；电弧引燃：引弧阳极与阴极的触发；弧斑直径：0.01100m；弧斑移动速率：100ms；温度：800040000K，靶材气化；尽管弧斑的温度很高，但整个靶材由于加以水冷，温度只有5020。可以认为是冷阴极。优点：生产效率高，冷阴极，可保证膜与靶材成分一致；不必通Ar气；缺点：膜层粗糙，结构疏松，孔穴多，耐蚀性差。,图8.2.17多孤离子镀装置示意图,-,39,5.双离子束镀,采用两个宽束离子源：一个进行溅射镀膜，另一个直接轰击基片。这种镀膜技术实质上是以离子束镀膜为基础而实现的离子镀。,图8.2.18双离子束镀膜装置,-,40,6.离子注入成膜法,将大量离子注入基片，与基片元素发生化学反应，形成化合物薄膜。例如：对硅片注入大量的氧离子或氮离子后，就能在硅片表面形成SiO2薄膜或Si3N4薄膜；可以在低温下进行，所成的膜质量很好；可以精确控制入射离子的能量大小，束流强度和时间等，故这种成膜技术将成为研究薄膜改性的良好工艺手段。与离子束沉积成膜相比，离子注入成膜法使用的离子束能量
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