物理气相沉积(PVD)PPT

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1、 缩写为：缩写为：；u通常用于沉积薄膜和涂层通常用于沉积薄膜和涂层 沉积沉积；u一类一类的成膜技术，从装饰涂层到的成膜技术，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。及它们的相关工业工程。（）、（）和和等。等。 1.衬底加热器；衬底加热器；2.衬底；衬底；3. 原料；原料；4.料舟料舟，沉积，沉积；制制，可用于，可用于；可可，可对薄，可对薄膜生长过程和生长膜生长过程和生长。 膜膜，还可，还可；，膜与基片的，膜与基片的。( (淀积材料的淀积材料的) )：SVSV；蒸发源蒸发源基片上；基片上； VS VS ；淀积粒子在基片上重

2、新排列或键合淀积粒子在基片上重新排列或键合。积分：积分： VTLdTdPv RT，PVVVV、1 汽汽液液固固汽汽2RTPLdTdPV TRLApV1ln （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曲线 热平衡条件下，热平衡条件下，。 （1/cm2s） 成立条件：成立条件：S几个几个cm2，且，且P1PaMTPmkTPnNe2210513. 3241 (3)205.833 10/eeMGCmNCNPM TN (g/cm2s) (4) 与系统的与系统的有关有关 设：设：a. 忽略碰撞，直线运动；忽略碰撞，直线运动； b. rA 24cosrANNea (1/cm2s

3、) (5) 2coscosrANNed (1/cm2s) (6) 、为蒸气入射方向分别与蒸发为蒸气入射方向分别与蒸发表面和接收表面法向的夹角表面和接收表面法向的夹角 。图图8.2.3 、 角的意义角的意义时间内，蒸发材料的总量：时间内，蒸发材料的总量：m =ANe，密度：密度： 膜厚：膜厚： 令：令： ， 在在x=0处：处：cos =cos =122coscos44aeNANmtrr 2coscosrmt （7）（8）22/coscosxhhrh 204hmt 20hmt (点源点源) (9) (面源面源) (10) (9) 代入代入(7)，可得，可得 ： 3302222cos44cosrht

4、rhhmrmt 2/320)/(1 hxtt沉积沉积 ：(点源点源) (11) 220)/(1 hxtt(面源面源) (12) t0可以测量，可以测量，x,t,t2） cos 小，小，；，膜生长速率，膜生长速率低，质量不好；低，质量不好；3）膜质）膜质蒸发材料和蒸发材料和、；4）净化处理：对）净化处理：对；对；对。gggggTMPN 2210513. 3 (13)KPPArTMMTPPNNggggdg coscos2(14) （ g）l 由于各组分的饱和蒸气压不同，因而蒸发速率不同，造成由于各组分的饱和蒸气压不同，因而蒸发速率不同，造成沉积膜的成分与母体不同（沉积膜的成分与母体不同（），薄膜本

5、身成分也随厚），薄膜本身成分也随厚度而变化（度而变化（）。）。 设：设：物质含物质含A，B成分，成分，MA、MB，PA、PB， 则由则由（3）式，得）式，得 ：ABBABABAMMPPCCNN (14)1），使之有利于凝聚而不是分凝；，使之有利于凝聚而不是分凝；2）选用几个蒸发源，）选用几个蒸发源，但控制困难；，但控制困难；3）氧化物，可采用）氧化物，可采用，引入活性气体。，引入活性气体。 ：在所需蒸发温度下：在所需蒸发温度下，；l 一般采用一般采用如钨、钽、钼等材质，常作成如钨、钽、钼等材质，常作成，如图，如图8.2.4所示。所示。；。图图8.2. 4 各种电阻加热蒸发源各种电阻加热蒸发源要

6、求熔融的蒸发料能要求熔融的蒸发料能够浸润螺丝或者有足够的表面张力以够浸润螺丝或者有足够的表面张力以防止掉落，它的优点是可以从各个方防止掉落，它的优点是可以从各个方向发射蒸气。向发射蒸气。的优点是可蒸发不浸润的优点是可蒸发不浸润加热器的材料，效率较高（相当于小加热器的材料，效率较高（相当于小型平面蒸发源），缺点是只能向上蒸型平面蒸发源），缺点是只能向上蒸发。发。图图8.2.5 电子束加热蒸发源电子束加热蒸发源电子束加热蒸发源由：电子束加热蒸发源由：、（膜料）组成。（膜料）组成。（1）可以）可以；（2）装蒸发料的）装蒸发料的，从而，从而 材料与容器的材料与容器的和容器材料的和容器材料的；（3），例

7、如：钨（，例如：钨（Tm=3380）、钼）、钼(Tm=2610)和钽（和钽（Tm=3000）等耐热金属材料。）等耐热金属材料。（1）装置复杂；）装置复杂；（2）蒸发蒸发；（3）被电子束被电子束。 会产生分馏，会产生分馏，例如：例如：镀镀A4B1 膜，已知：膜，已知： 控制镀料成分：控制镀料成分：A1B25, 保证：保证： A4B1膜料成分膜料成分 若：一次性加料，若：一次性加料，A消耗快；消耗快； 连续加料，保证熔池料为连续加料，保证熔池料为 A1B25, 从而膜料成分为从而膜料成分为A4B1；1:100:00 BAPP1:425:100: BAPP多数会分解多数会分解例如：例如：A12O3

8、Al、AlO、(AlO)2、Al2O、O和和O2 等，等， 解决解决镀膜速率快，可多块同镀，操作方便，参数易于控镀膜速率快，可多块同镀，操作方便，参数易于控制，可适时监控成膜过程，但膜与基片的结合强度不高，制，可适时监控成膜过程，但膜与基片的结合强度不高，还存在分馏问题。还存在分馏问题。222H2TiCHC2Ti (15)Molecular Beam Epitaxy,缩写为缩写为 是指是指位向相同的同类位向相同的同类（同质外延），或者生长出具有共格或半共格联（同质外延），或者生长出具有共格或半共格联系的异类单晶体（异质外延）系的异类单晶体（异质外延）。 外延技术，外延技术， 分为分为 可可获得