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1、一、真空蒸发镀膜（蒸镀）一、真空蒸发镀膜（蒸镀）蒸蒸镀镀利利用用真真空空泵泵将将淀淀积积室室抽抽成成“真真空空”，然然后后用用高高熔熔点点材材料料制制成成的的蒸蒸发发源源将将淀淀积积材材料料加加热热、蒸蒸发发、淀淀积积于基片上。于基片上。图蒸镀装置示意图图蒸镀装置示意图1.衬底加热器；2.衬底；3.原料；4.料舟特点：特点：（1 1）操作方便操作方便，沉积参数易于控制参数易于控制；（2 2）制膜纯度高膜纯度高，可用于薄膜性质研究薄膜性质研究；（3 3）可在在电电镜镜监监测测下下进进行行镀镀膜膜，可对薄膜生长过程和生长机理进行研究机理进行研究。（4 4）膜沉积速率快沉积速率快，还可多块同时蒸镀多
2、块同时蒸镀；（5 5）沉沉积积温温度度较较高高，膜与基片的结结合合强强度度不不高高。第1页/共41页1.1.物理基础物理基础（1 1）物理阶段：）物理阶段：(淀积材料的)升华升华：SVSV；输运输运：蒸发源基片上；沉积沉积：VS VS；重新排列重新排列：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。第2页/共41页（2 2）封闭体系内的）封闭体系内的PTPT关系：关系：积分：（1）（2）第3页/共41页图几种材料的蒸气压温度曲线 第4页/共41页（3 3）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NeNe：热平衡条件下，单
3、位时间内，从蒸发源每单位时间内，从蒸发源每单位面积上射出的平均原子数单位面积上射出的平均原子数。（1/cm2s）成立条件：S几个cm2，且P表面吸附表面吸附气体的物理吸附能(0.10.5eV)，化学吸附能化学吸附能(l10eV)，因而还能起清洗作用起清洗作用；这样的离子能量还可以避免膜层因严重溅射而变得表避免膜层因严重溅射而变得表面粗糙面粗糙和降低镀膜速率降低镀膜速率；应用：应用：广泛用于镀制广泛用于镀制TiNTiN超硬膜超硬膜；镀制镀制TiNTiN仿金装饰膜仿金装饰膜 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。第36页/共41页4.4.4.4.多弧离子镀多弧离子镀 阴极阴极
4、镀料靶材镀料靶材；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；弧斑直径弧斑直径：0.010.01100m100m；弧斑移动速率弧斑移动速率：100m100ms s；温度温度：8000800040000K40000K，靶材气化，靶材气化；尽管弧斑的温度很高，但整个靶材靶材由于加以水冷，温度只有50502020。可以认为是冷阴极冷阴极。优点：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；不必通不必通ArAr气；气；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。图8.2.17 多孤离子镀装置示意
5、图第37页/共41页5.5.5.5.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：一个进行溅射镀膜溅射镀膜，另一个直接轰击基片直接轰击基片。这种镀膜技术实质上实质上是以以离子束镀膜为基础而实现离子束镀膜为基础而实现的离子镀的离子镀。图8.2.18 双离子束镀膜装置第38页/共41页6.6.6.6.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，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，就能在硅片表面形成SiO2薄膜或Si3N4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；l可以精确控制精确控制入射离子的能量能量大小，束流强度束流强度和时间时间等，故这种成膜技术将成为研究薄膜改性研究薄膜改性的良好工艺良好工艺手段手段。l与离子束沉积成膜相比，离子注入成膜法使用的离子使用的离子束能量束能量要大得多，约为2020400KeV400KeV，束流强度束流强度通常在几十至几千几十至几千 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。第39页/共41页谢谢 谢！谢！第40页/共41页感谢您的观看！第41页/共41页