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1、物理气相沉积(PVD)PPT1.1.物理基础物理基础物理基础物理基础（1 1）物理阶段：）物理阶段：）物理阶段：）物理阶段：(淀积材料的淀积材料的)升华升华升华升华：SVSV；输运输运输运输运：蒸发源蒸发源基片上；基片上；沉积沉积沉积沉积：VS VS；重新排列重新排列重新排列重新排列：淀积粒子在基片上重新排列或键合淀积粒子在基片上重新排列或键合 蒸发淀积蒸发淀积不平衡过程不平衡过程；恒定条件恒定条件高质量膜高质量膜。（2 2）封闭体系内的）封闭体系内的）封闭体系内的）封闭体系内的PTPT关系：关系：关系：关系：积分：积分：（1）（2）图图8.2.2 几种材料的蒸气压几种材料的蒸气压温度曲线温度
2、曲线（3 3）蒸发速率和凝结速率）蒸发速率和凝结速率）蒸发速率和凝结速率）蒸发速率和凝结速率 蒸发速率蒸发速率蒸发速率蒸发速率NeNe：热平衡条件下，热平衡条件下，单位时间内，从蒸发源每单位面单位时间内，从蒸发源每单位面单位时间内，从蒸发源每单位面单位时间内，从蒸发源每单位面积上射出的平均原子数积上射出的平均原子数积上射出的平均原子数积上射出的平均原子数。（1/cm2s）成立条件：成立条件：S几个几个cm2，且，且P 表面吸附表面吸附表面吸附表面吸附气体的物理吸附能气体的物理吸附能(0.10.5eV)，化学吸附能化学吸附能化学吸附能化学吸附能(l10eV)，因而还能，因而还能起清洗作用起清洗作
3、用起清洗作用起清洗作用；这样的离子能量还可以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避免膜层因严重溅射而变得表面粗避免膜层因严重溅射而变得表面粗避免膜层因严重溅射而变得表面粗糙糙糙糙和和降低镀膜速率降低镀膜速率降低镀膜速率降低镀膜速率；应用：应用：应用：应用：广泛用于镀制广泛用于镀制广泛用于镀制广泛用于镀制TiNTiN超硬膜超硬膜超硬膜超硬膜；镀制镀制镀制镀制TiNTiN仿金装饰膜仿金装饰膜仿金装饰膜仿金装饰膜 镀镀TiN膜的高速钢刀具可提高寿命膜的高速钢刀具可提高寿命3倍以上，甚至有倍以上，甚至有高达数十倍。高达数十倍。4.4.4.4.多弧离子镀多弧离子镀多弧离子镀多弧离子镀 阴极
4、阴极阴极阴极镀料靶材镀料靶材镀料靶材镀料靶材；电弧引燃电弧引燃电弧引燃电弧引燃：引弧阳极与阴极的触发引弧阳极与阴极的触发引弧阳极与阴极的触发引弧阳极与阴极的触发；弧斑直径弧斑直径弧斑直径弧斑直径：0.010.01100m100m；弧斑移动速率弧斑移动速率弧斑移动速率弧斑移动速率：100m100ms s；温度温度温度温度：8000800040000K40000K，靶材气化，靶材气化，靶材气化，靶材气化；尽管弧斑的温度很高，但整个尽管弧斑的温度很高，但整个靶材靶材靶材靶材由于加以水冷，温度只由于加以水冷，温度只有有50502020。可以认为是。可以认为是冷阴极冷阴极冷阴极冷阴极。优点：优点：优点：
5、优点：生产效率高，冷阴极，可保证膜与靶材成分一致；生产效率高，冷阴极，可保证膜与靶材成分一致；生产效率高，冷阴极，可保证膜与靶材成分一致；生产效率高，冷阴极，可保证膜与靶材成分一致；不必通不必通不必通不必通ArAr气；气；气；气；缺点：缺点：缺点：缺点：膜层粗糙，结构疏松，孔穴多，耐蚀性差。膜层粗糙，结构疏松，孔穴多，耐蚀性差。膜层粗糙，结构疏松，孔穴多，耐蚀性差。膜层粗糙，结构疏松，孔穴多，耐蚀性差。图图8.2.17 多孤离子镀装置示意图多孤离子镀装置示意图5.5.5.5.双离子束镀双离子束镀双离子束镀双离子束镀 采用两个宽束离子源：采用两个宽束离子源：采用两个宽束离子源：采用两个宽束离子源
6、：一个进行一个进行溅射镀膜溅射镀膜溅射镀膜溅射镀膜，另一个另一个直接轰击基片直接轰击基片直接轰击基片直接轰击基片。这种镀膜技术这种镀膜技术实质上实质上实质上实质上是是以离以离以离以离子束镀膜为基础而实现的离子束镀膜为基础而实现的离子束镀膜为基础而实现的离子束镀膜为基础而实现的离子镀子镀子镀子镀。图图8.2.18 双离子束镀膜装置双离子束镀膜装置6.6.6.6.离子注入成膜法离子注入成膜法离子注入成膜法离子注入成膜法 将大量离子注入基片，与基片元素发生化学反应，将大量离子注入基片，与基片元素发生化学反应，将大量离子注入基片，与基片元素发生化学反应，将大量离子注入基片，与基片元素发生化学反应，形成
7、化合物薄膜。形成化合物薄膜。形成化合物薄膜。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硅片表面形成SiO2薄膜或薄膜或Si3N4薄膜；薄膜；l l可以在低温下进行，所成的膜质量很好可以在低温下进行，所成的膜质量很好可以在低温下进行，所成的膜质量很好可以在低温下进行，所成的膜质量很好；l可以可以精确控制精确控制精确控制精确控制入射离子的入射离子的能量能量能量能量大小，大小，束流强度束流强度束流强度束流强度和和时间时间时间时间等，等，故这种成膜技术将成为故这种成膜技术将成为研究薄膜改性研究薄膜改性研究薄膜改性研究薄膜改性
8、的的良好工艺手段良好工艺手段良好工艺手段良好工艺手段。l与离子束沉积成膜相比，离子注入成膜法与离子束沉积成膜相比，离子注入成膜法使用的离子束使用的离子束使用的离子束使用的离子束能量能量能量能量要大得多，约为要大得多，约为2020400KeV400KeV，束流强度束流强度束流强度束流强度通常在通常在几几几几十至几千十至几千十至几千十至几千 A A；l l束流强度越大，注入效率越高，成膜也就越快。束流强度越大，注入效率越高，成膜也就越快。束流强度越大，注入效率越高，成膜也就越快。束流强度越大，注入效率越高，成膜也就越快。谢谢 谢！谢！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢