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1、物理学院物理学院七月七月24低维材料制备技术1气相沉积技术课件第一章 气相沉积技术1 1薄膜极其制备方法薄膜极其制备方法薄膜极其制备方法薄膜极其制备方法2 2真空技术基础真空技术基础真空技术基础真空技术基础3 3真空蒸镀真空蒸镀真空蒸镀真空蒸镀4 4溅射镀膜溅射镀膜溅射镀膜溅射镀膜5 5离子镀离子镀离子镀离子镀6 6化学气相沉积化学气相沉积化学气相沉积化学气相沉积7 7分子束外延分子束外延分子束外延分子束外延8 8离子束合成薄膜离子束合成薄膜离子束合成薄膜离子束合成薄膜技术技术技术技术2气相沉积技术课件第一节第一节 薄膜及其制备方法薄膜及其制备方法一、薄膜的定义和基本性质1.1 1.1 1.1
2、 1.1 薄膜薄膜薄膜薄膜(thin film)(thin film)(thin film)(thin film)AthinfilmisalayerofmaterialrangingfromAthinfilmisalayerofmaterialrangingfromfractionsofananometer(monolayer)toseveralfractionsofananometer(monolayer)toseveralmicrometersinthickness.micrometersinthickness.按照一定的需要，利用特殊的制备技术，在基体按照一定的需要，利用特殊的制备技术，
3、在基体按照一定的需要，利用特殊的制备技术，在基体按照一定的需要，利用特殊的制备技术，在基体表面形成的纳米表面形成的纳米表面形成的纳米表面形成的纳米( ( ( (单原子层单原子层单原子层单原子层) ) ) )到微米级厚度的膜层。到微米级厚度的膜层。到微米级厚度的膜层。到微米级厚度的膜层。3气相沉积技术课件1.21.2薄膜的基本性质薄膜的基本性质薄膜的基本性质薄膜的基本性质力学性质力学性质力学性质力学性质导电性导电性导电性导电性电阻温度系数电阻温度系数电阻温度系数电阻温度系数密度密度密度密度时效变化时效变化时效变化时效变化4气相沉积技术课件二、薄膜的形成过程及研究方法2.12.1薄膜的形成过程薄膜
4、的形成过程薄膜的形成过程薄膜的形成过程BB气相制备薄膜的过程大致可以分为成核和生长两个阶段气相制备薄膜的过程大致可以分为成核和生长两个阶段气相制备薄膜的过程大致可以分为成核和生长两个阶段气相制备薄膜的过程大致可以分为成核和生长两个阶段BB基底表面吸附成膜原子后，吸附原子在表面进行扩散并基底表面吸附成膜原子后，吸附原子在表面进行扩散并基底表面吸附成膜原子后，吸附原子在表面进行扩散并基底表面吸附成膜原子后，吸附原子在表面进行扩散并相互作用，使吸附原子有序化，形成临界核，然后长大相互作用，使吸附原子有序化，形成临界核，然后长大相互作用，使吸附原子有序化，形成临界核，然后长大相互作用，使吸附原子有序化
5、，形成临界核，然后长大成岛和迷津结构，最后岛扩展结合成连续膜。成岛和迷津结构，最后岛扩展结合成连续膜。成岛和迷津结构，最后岛扩展结合成连续膜。成岛和迷津结构，最后岛扩展结合成连续膜。BB临界核的大小，决定于原子间、原子与衬底的键能，并临界核的大小，决定于原子间、原子与衬底的键能，并临界核的大小，决定于原子间、原子与衬底的键能，并临界核的大小，决定于原子间、原子与衬底的键能，并受到薄膜制备方法的限制。受到薄膜制备方法的限制。受到薄膜制备方法的限制。受到薄膜制备方法的限制。BB魔数（幻数，魔数（幻数，魔数（幻数，魔数（幻数，magic numbermagic numbermagic numberm
6、agic number）的限制）的限制）的限制）的限制5气相沉积技术课件Magic Number and Shell Structure在质量丰度谱上有一个引人注目的特征：在质量丰度谱上有一个引人注目的特征：在质量丰度谱上有一个引人注目的特征：在质量丰度谱上有一个引人注目的特征：具有某些特定原子数的团簇的丰度明显的高于其他原子数具有某些特定原子数的团簇的丰度明显的高于其他原子数具有某些特定原子数的团簇的丰度明显的高于其他原子数具有某些特定原子数的团簇的丰度明显的高于其他原子数的团簇。的团簇。的团簇。的团簇。这些这些这些这些“ “幸运幸运幸运幸运” ”的数字称为的数字称为的数字称为的数字称为魔数
7、魔数魔数魔数或者或者或者或者幻数幻数幻数幻数1)Particle orderInert atom clusters, such as Ar, Kr, XeMagic numbers are 1, 13, 55, 147, 309, 561 6气相沉积技术课件Mackay 二十面体堆积7气相沉积技术课件2)Mixed particle and wave ordersCovalent element clusters, such as Si, Ge, CMagic number for Si, seems like 6, 10Sphere-stick modelAn more interestin
8、g example is C60Molecular orbital calculation gives its energy levelsOther larger cage structures C70, C84, C540, C9603) Wave orderSimple metal clusters, such as Na, KClusters of 2, 8, 20, 40, 58 atoms are stablevalence electrons form an ordered quantum stateThe electrons quantize and decide the var
9、iations in stability8气相沉积技术课件Na团簇的丰度谱。上图为实验结果，下图为理论计算的能量二级差分9气相沉积技术课件薄膜的生长模式薄膜的生长模式薄膜的生长模式薄膜的生长模式在清洁的晶体衬底上，薄膜的生长模式有三种，分别是在清洁的晶体衬底上，薄膜的生长模式有三种，分别是在清洁的晶体衬底上，薄膜的生长模式有三种，分别是在清洁的晶体衬底上，薄膜的生长模式有三种，分别是 Frank-vandeMerwe(FM)Frank-vandeMerwe(FM)模式、模式、模式、模式、Stranski-Krastanov(SK)Stranski-Krastanov(SK)模模模模式和式和式和
10、式和Vollmer-Weber(VW)Vollmer-Weber(VW)模式模式模式模式 10气相沉积技术课件用用用用A A代表沉积原子，用代表沉积原子，用代表沉积原子，用代表沉积原子，用B B代表衬底原子，代表衬底原子，代表衬底原子，代表衬底原子，u uABAB表示衬底原子与沉积原子表示衬底原子与沉积原子表示衬底原子与沉积原子表示衬底原子与沉积原子间的键能，间的键能，间的键能，间的键能，u uAAAA表示沉积原子之间的键能。表示沉积原子之间的键能。表示沉积原子之间的键能。表示沉积原子之间的键能。FMFM生长模式一般发生在生长模式一般发生在生长模式一般发生在生长模式一般发生在u uABAB u
11、 uAAAA、衬底晶格和沉积层晶格匹配良、衬底晶格和沉积层晶格匹配良、衬底晶格和沉积层晶格匹配良、衬底晶格和沉积层晶格匹配良好的场合，润湿角为零，好的场合，润湿角为零，好的场合，润湿角为零，好的场合，润湿角为零，B B衬底上形成二维衬底上形成二维衬底上形成二维衬底上形成二维A A晶核，晶核长大以后晶核，晶核长大以后晶核，晶核长大以后晶核，晶核长大以后联结成单原子层，铺满一层后继续上述过程，联结成单原子层，铺满一层后继续上述过程，联结成单原子层，铺满一层后继续上述过程，联结成单原子层，铺满一层后继续上述过程， 这样的生长也就是这样的生长也就是这样的生长也就是这样的生长也就是逐层外延生长；逐层外延
12、生长；逐层外延生长；逐层外延生长； VWVW生长模式一般发生在生长模式一般发生在生长模式一般发生在生长模式一般发生在u uABAB u uAAAA、衬底晶格和沉积层晶格很不匹、衬底晶格和沉积层晶格很不匹、衬底晶格和沉积层晶格很不匹、衬底晶格和沉积层晶格很不匹配的场合，润湿角不为零，沉积原子倾向于长成一个一个分立的配的场合，润湿角不为零，沉积原子倾向于长成一个一个分立的配的场合，润湿角不为零，沉积原子倾向于长成一个一个分立的配的场合，润湿角不为零，沉积原子倾向于长成一个一个分立的三维岛。三维岛。三维岛。三维岛。SKSK生长模式介于上面两者之间，一般发生在生长模式介于上面两者之间，一般发生在生长模
13、式介于上面两者之间，一般发生在生长模式介于上面两者之间，一般发生在u uABAB、u uAAAA相近的场合，相近的场合，相近的场合，相近的场合，先形成单层膜后再岛状生长。先形成单层膜后再岛状生长。先形成单层膜后再岛状生长。先形成单层膜后再岛状生长。 这种生长模式一般发生在二维生长这种生长模式一般发生在二维生长这种生长模式一般发生在二维生长这种生长模式一般发生在二维生长后，膜内出现应力的情况。后，膜内出现应力的情况。后，膜内出现应力的情况。后，膜内出现应力的情况。 11气相沉积技术课件2.22.2薄膜形成过程的研究方法薄膜形成过程的研究方法薄膜形成过程的研究方法薄膜形成过程的研究方法(1) (1
14、) (1) (1) 两种理论两种理论两种理论两种理论毛细作用理论：建立在热力学概念的基础上，利用宏观量来毛细作用理论：建立在热力学概念的基础上，利用宏观量来毛细作用理论：建立在热力学概念的基础上，利用宏观量来毛细作用理论：建立在热力学概念的基础上，利用宏观量来讨论薄膜的形成过程，比较直观，所用物理量多数可直接测讨论薄膜的形成过程，比较直观，所用物理量多数可直接测讨论薄膜的形成过程，比较直观，所用物理量多数可直接测讨论薄膜的形成过程，比较直观，所用物理量多数可直接测量，适用于原子数较大的岛。量，适用于原子数较大的岛。量，适用于原子数较大的岛。量，适用于原子数较大的岛。统计物理学理论：从原子运动和
15、相互作用角度讨论膜的形成统计物理学理论：从原子运动和相互作用角度讨论膜的形成统计物理学理论：从原子运动和相互作用角度讨论膜的形成统计物理学理论：从原子运动和相互作用角度讨论膜的形成过程和结构，应用范围更广，可以讨论少数原子的成核过程，过程和结构，应用范围更广，可以讨论少数原子的成核过程，过程和结构，应用范围更广，可以讨论少数原子的成核过程，过程和结构，应用范围更广，可以讨论少数原子的成核过程，但是物理量有些很难直接测到。但是物理量有些很难直接测到。但是物理量有些很难直接测到。但是物理量有些很难直接测到。(2) (2) (2) (2) 表面分析技术表面分析技术表面分析技术表面分析技术TEMTEM
16、、SEMSEM、FIMFIM、STMSTM、AFMAFM等等等等等等等等12气相沉积技术课件三、薄膜的种类和应用四、薄膜的制备方法4.14.1一般的制备方法一般的制备方法一般的制备方法一般的制备方法BB真空镀膜、离子镀膜、溅射镀膜、低压化学气相沉积、真空镀膜、离子镀膜、溅射镀膜、低压化学气相沉积、真空镀膜、离子镀膜、溅射镀膜、低压化学气相沉积、真空镀膜、离子镀膜、溅射镀膜、低压化学气相沉积、等离子体化学气相沉积、常压化学气相沉积、氧化法、等离子体化学气相沉积、常压化学气相沉积、氧化法、等离子体化学气相沉积、常压化学气相沉积、氧化法、等离子体化学气相沉积、常压化学气相沉积、氧化法、电镀、涂敷、沉
17、淀法、高压氧化法电镀、涂敷、沉淀法、高压氧化法电镀、涂敷、沉淀法、高压氧化法电镀、涂敷、沉淀法、高压氧化法4.124.12气相沉积方法气相沉积方法气相沉积方法气相沉积方法I. I.物理气相沉积物理气相沉积物理气相沉积物理气相沉积(PVD)(PVD)：真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀膜、：真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀膜、：真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀膜、：真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀膜、脉冲激光沉积等等脉冲激光沉积等等脉冲激光沉积等等脉冲激光沉积等等II.II.化学气相沉积化学气相沉积化学气相沉积化学气相沉积(CVD)(CVD)：CVDCVD，MOCVDMOCVD、PECVDPECVD等等等等13气相沉积技
18、术课件第二节第二节 真空蒸镀真空蒸镀一、真空蒸镀原理1.1 1.1 1.1 1.1 膜料在真空状态下的蒸发特性膜料在真空状态下的蒸发特性膜料在真空状态下的蒸发特性膜料在真空状态下的蒸发特性真真真真空空空空蒸蒸蒸蒸镀镀镀镀是是是是将将将将工工工工件件件件放放放放入入入入真真真真空空空空室室室室，用用用用一一一一定定定定的的的的方方方方法法法法加加加加热热热热膜膜膜膜料料料料，使之蒸发或升华，在工件表面凝聚成膜。使之蒸发或升华，在工件表面凝聚成膜。使之蒸发或升华，在工件表面凝聚成膜。使之蒸发或升华，在工件表面凝聚成膜。蒸蒸蒸蒸发发发发速速速速率率率率：单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内膜膜膜
19、膜料料料料单单单单位位位位面面面面积积积积上上上上蒸蒸蒸蒸发发发发出出出出来来来来的的的的材材材材料料料料质量质量质量质量理想最高蒸发速率理想最高蒸发速率理想最高蒸发速率理想最高蒸发速率14气相沉积技术课件1.21.2蒸气粒子的空间分布蒸气粒子的空间分布蒸气粒子的空间分布蒸气粒子的空间分布蒸蒸蒸蒸气气气气粒粒粒粒子子子子的的的的空空空空间间间间分分分分布布布布显显显显著著著著的的的的影影影影响响响响了了了了蒸蒸蒸蒸发发发发粒粒粒粒子子子子在在在在基基基基体体体体上上上上的的的的沉积速率和基体上的膜厚分布。沉积速率和基体上的膜厚分布。沉积速率和基体上的膜厚分布。沉积速率和基体上的膜厚分布。蒸气粒
20、子的空间分布与蒸发源的形状和尺寸有关。蒸气粒子的空间分布与蒸发源的形状和尺寸有关。蒸气粒子的空间分布与蒸发源的形状和尺寸有关。蒸气粒子的空间分布与蒸发源的形状和尺寸有关。两种蒸发源：点源，小平面源两种蒸发源：点源，小平面源两种蒸发源：点源，小平面源两种蒸发源：点源，小平面源单单单单一一一一空空空空间间间间点点点点源源源源对对对对平平平平板板板板工工工工件件件件上上上上任任任任一一一一点点点点的的的的沉沉沉沉积厚度为：积厚度为：积厚度为：积厚度为：15气相沉积技术课件二、真空蒸镀方式和设备2.12.1蒸发方式及蒸发源蒸发方式及蒸发源蒸发方式及蒸发源蒸发方式及蒸发源(1)(1)电阻加热蒸发方式及蒸
21、发源电阻加热蒸发方式及蒸发源电阻加热蒸发方式及蒸发源电阻加热蒸发方式及蒸发源=由由由由丝丝丝丝状状状状或或或或片片片片状状状状的的的的高高高高熔熔熔熔点点点点金金金金属属属属做做做做成成成成适适适适当当当当的的的的形形形形状状状状，将将将将膜膜膜膜料料料料放放放放在其中作为蒸发源，通电电阻加热膜料蒸发。在其中作为蒸发源，通电电阻加热膜料蒸发。在其中作为蒸发源，通电电阻加热膜料蒸发。在其中作为蒸发源，通电电阻加热膜料蒸发。=要要要要求求求求：高高高高熔熔熔熔点点点点，低低低低蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽压压压压，在在在在蒸蒸蒸蒸发发发发温温温温度度度度下下下下不不不不会会会会与与与与膜膜膜膜料料料料发发发发
22、生生生生化化化化学学学学反反反反应应应应，具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的机机机机械械械械强强强强度度度度。蒸蒸蒸蒸发发发发源源源源材材材材料料料料还还还还要要要要与与与与膜料能够润湿，以保证蒸发状态稳定。膜料能够润湿，以保证蒸发状态稳定。膜料能够润湿，以保证蒸发状态稳定。膜料能够润湿，以保证蒸发状态稳定。=常用蒸发源材料：常用蒸发源材料：常用蒸发源材料：常用蒸发源材料：WW、MoMo、TaTa、石墨、石墨、石墨、石墨、BNBN等等等等=电电电电阻阻阻阻蒸蒸蒸蒸发发发发源源源源形形形形状状状状：多多多多股股股股螺螺螺螺旋旋旋旋形形形形、U U行行行行，正正正正弦弦弦弦波波波波形形形形，
23、圆圆圆圆锥锥锥锥框框框框型、薄板行，舟形等型、薄板行，舟形等型、薄板行，舟形等型、薄板行，舟形等16气相沉积技术课件(2) (2) (2) (2) 电子束蒸发方式及蒸发源电子束蒸发方式及蒸发源电子束蒸发方式及蒸发源电子束蒸发方式及蒸发源电电电电阻阻阻阻加加加加热热热热方方方方式式式式中中中中，膜膜膜膜料料料料与与与与蒸蒸蒸蒸发发发发源源源源材材材材料料料料直直直直接接接接接接接接触触触触，容容容容易易易易互互互互溶溶溶溶，对半导体器件来说是不允许的。对半导体器件来说是不允许的。对半导体器件来说是不允许的。对半导体器件来说是不允许的。电子束加热蒸发能解决这个问题。电子束加热蒸发能解决这个问题。电
24、子束加热蒸发能解决这个问题。电子束加热蒸发能解决这个问题。蒸蒸蒸蒸发发发发源源源源：电电电电子子子子枪枪枪枪。由由由由电电电电子子子子发发发发射射射射源源源源、电电电电子子子子加加加加速速速速电电电电源源源源、坩坩坩坩埚埚埚埚、磁场线圈、冷却水套等组成。磁场线圈、冷却水套等组成。磁场线圈、冷却水套等组成。磁场线圈、冷却水套等组成。膜膜膜膜料料料料放放放放在在在在水水水水冷冷冷冷坩坩坩坩埚埚埚埚中中中中，电电电电子子子子束束束束自自自自源源源源发发发发出出出出，用用用用磁磁磁磁场场场场线线线线圈圈圈圈使使使使电电电电子束聚焦和偏转，对膜料进行轰击和加热。子束聚焦和偏转，对膜料进行轰击和加热。子束
25、聚焦和偏转，对膜料进行轰击和加热。子束聚焦和偏转，对膜料进行轰击和加热。常用的是常用的是常用的是常用的是e e e e型电子枪，还有直射式和环形。型电子枪，还有直射式和环形。型电子枪，还有直射式和环形。型电子枪，还有直射式和环形。17气相沉积技术课件18气相沉积技术课件19气相沉积技术课件20气相沉积技术课件21气相沉积技术课件(3) (3) (3) (3) 高频加热方式及蒸发源高频加热方式及蒸发源高频加热方式及蒸发源高频加热方式及蒸发源S S在在在在高高高高频频频频感感感感应应应应线线线线圈圈圈圈中中中中放放放放入入入入氧氧氧氧化化化化铝铝铝铝或或或或者者者者石石石石墨墨墨墨坩坩坩坩埚埚埚埚
26、对对对对膜膜膜膜料料料料进进进进行行行行高高高高频感应加热蒸发。频感应加热蒸发。频感应加热蒸发。频感应加热蒸发。S S主要用于铝的大量蒸发。主要用于铝的大量蒸发。主要用于铝的大量蒸发。主要用于铝的大量蒸发。(4) (4) (4) (4) 激光加热方式及蒸发源激光加热方式及蒸发源激光加热方式及蒸发源激光加热方式及蒸发源激光照射膜料使其加热蒸发。激光照射膜料使其加热蒸发。激光照射膜料使其加热蒸发。激光照射膜料使其加热蒸发。可蒸发任何能吸收激光光能的高熔点材料。可蒸发任何能吸收激光光能的高熔点材料。可蒸发任何能吸收激光光能的高熔点材料。可蒸发任何能吸收激光光能的高熔点材料。蒸发速率极高，且可实现一致
27、生长。蒸发速率极高，且可实现一致生长。蒸发速率极高，且可实现一致生长。蒸发速率极高，且可实现一致生长。22气相沉积技术课件23气相沉积技术课件24气相沉积技术课件25气相沉积技术课件2.22.2真空镀膜设备真空镀膜设备真空镀膜设备真空镀膜设备真真真真空空空空镀镀镀镀膜膜膜膜设设设设备备备备一一一一般般般般包包包包括括括括前前前前处处处处理理理理设设设设备备备备、蒸蒸蒸蒸发发发发镀镀镀镀膜膜膜膜设设设设备备备备和和和和后后后后处处处处理设备理设备理设备理设备三部分。三部分。三部分。三部分。蒸蒸蒸蒸发发发发镀镀镀镀膜膜膜膜机机机机是是是是主主主主机机机机，一一一一般般般般由由由由真真真真空空空空室
28、室室室、真真真真空空空空获获获获得得得得系系系系统统统统、真真真真空空空空测量系统、蒸发系统和电器设备构成。测量系统、蒸发系统和电器设备构成。测量系统、蒸发系统和电器设备构成。测量系统、蒸发系统和电器设备构成。真空室内有工件架、加热设备、离子轰击或离子源等。真空室内有工件架、加热设备、离子轰击或离子源等。真空室内有工件架、加热设备、离子轰击或离子源等。真空室内有工件架、加热设备、离子轰击或离子源等。为了使膜厚均匀，还有工件的转动机构。为了使膜厚均匀，还有工件的转动机构。为了使膜厚均匀，还有工件的转动机构。为了使膜厚均匀，还有工件的转动机构。膜膜膜膜厚厚厚厚监监监监控控控控系系系系统统统统：在在
29、在在镀镀镀镀膜膜膜膜过过过过程程程程中中中中，测测测测量量量量和和和和监监监监控控控控膜膜膜膜厚厚厚厚是是是是非非非非常常常常重重重重要要要要的的的的。膜膜膜膜厚厚厚厚测测测测量量量量主主主主要要要要有有有有光光光光干干干干涉涉涉涉极极极极值值值值法法法法、石石石石英英英英晶晶晶晶体体体体振振振振荡荡荡荡法法法法和和和和电子衍射法。电子衍射法。电子衍射法。电子衍射法。26气相沉积技术课件三、真空蒸镀工艺3.13.1一般工艺一般工艺一般工艺一般工艺一一一一般般般般的的的的工工工工艺艺艺艺流流流流程程程程包包包包括括括括：镀镀镀镀前前前前准准准准备备备备抽抽抽抽真真真真空空空空离离离离子子子子轰轰
30、轰轰击击击击烘烘烘烘烤烤烤烤预热预热预热预热蒸发蒸发蒸发蒸发取件取件取件取件镀后处理镀后处理镀后处理镀后处理检测检测检测检测成品成品成品成品。镀镀镀镀前前前前准准准准备备备备：工工工工件件件件清清清清洗洗洗洗、蒸蒸蒸蒸发发发发源源源源制制制制作作作作和和和和清清清清洗洗洗洗、真真真真空空空空室室室室和和和和工工工工件件件件架架架架清洗、安装蒸发源、膜料清洗和放置、装工件等。清洗、安装蒸发源、膜料清洗和放置、装工件等。清洗、安装蒸发源、膜料清洗和放置、装工件等。清洗、安装蒸发源、膜料清洗和放置、装工件等。离离离离子子子子轰轰轰轰击击击击：主主主主要要要要是是是是利利利利用用用用离离离离子子子子清
31、清清清洗洗洗洗表表表表面面面面，包包包包括括括括溅溅溅溅射射射射作作作作用用用用和和和和化化化化学学学学反应作用。表面可能吸附气体。反应作用。表面可能吸附气体。反应作用。表面可能吸附气体。反应作用。表面可能吸附气体。烘烤烘烤烘烤烘烤：去除吸附气体，同时对工件预热。去除吸附气体，同时对工件预热。去除吸附气体，同时对工件预热。去除吸附气体，同时对工件预热。膜膜膜膜料料料料预预预预热热热热：预预预预热热热热或或或或者者者者预预预预熔熔熔熔膜膜膜膜料料料料，去去去去除除除除表表表表面面面面吸吸吸吸附附附附的的的的气气气气体体体体和和和和杂杂杂杂质质质质，为蒸发镀膜做好准备。为蒸发镀膜做好准备。为蒸发镀
32、膜做好准备。为蒸发镀膜做好准备。27气相沉积技术课件在基板背面设置一个加热器，加热基板，使基板保持在基板背面设置一个加热器，加热基板，使基板保持适当的温度，这既净化了基板，又使膜和基体之间形适当的温度，这既净化了基板，又使膜和基体之间形成一薄层的扩散层，增大了附着力；成一薄层的扩散层，增大了附着力；对于蒸镀对于蒸镀Au这样附着力弱的金属，可以先蒸镀这样附着力弱的金属，可以先蒸镀Cr，Al等结合力高的薄膜作底层。等结合力高的薄膜作底层。真空蒸镀时，蒸发粒子动能为真空蒸镀时，蒸发粒子动能为0.11.0ev，膜对基体的，膜对基体的附着力较弱。附着力较弱。解决措施解决措施28气相沉积技术课件3.23.
33、2合金镀膜工艺合金镀膜工艺合金镀膜工艺合金镀膜工艺由于在同一温度下，不同的金属具有不同的饱和蒸气压，由于在同一温度下，不同的金属具有不同的饱和蒸气压，由于在同一温度下，不同的金属具有不同的饱和蒸气压，由于在同一温度下，不同的金属具有不同的饱和蒸气压，其蒸发速度也不一样，这样所得的膜层成分就会与合金其蒸发速度也不一样，这样所得的膜层成分就会与合金其蒸发速度也不一样，这样所得的膜层成分就会与合金其蒸发速度也不一样，这样所得的膜层成分就会与合金镀料的成分有明显组分偏离。镀料的成分有明显组分偏离。镀料的成分有明显组分偏离。镀料的成分有明显组分偏离。瞬源同时蒸发：采用单蒸发源时，使加热器间断的供瞬源同时
34、蒸发：采用单蒸发源时，使加热器间断的供瞬源同时蒸发：采用单蒸发源时，使加热器间断的供瞬源同时蒸发：采用单蒸发源时，使加热器间断的供给少量热量，产生瞬间蒸发；颗粒原料从加料斗一点给少量热量，产生瞬间蒸发；颗粒原料从加料斗一点给少量热量，产生瞬间蒸发；颗粒原料从加料斗一点给少量热量，产生瞬间蒸发；颗粒原料从加料斗一点一点出来，落尽蒸发源里。一点出来，落尽蒸发源里。一点出来，落尽蒸发源里。一点出来，落尽蒸发源里。多源同时蒸发：采用多蒸发源，使各种金属分别蒸发，多源同时蒸发：采用多蒸发源，使各种金属分别蒸发，多源同时蒸发：采用多蒸发源，使各种金属分别蒸发，多源同时蒸发：采用多蒸发源，使各种金属分别蒸发
35、，气相混合，同时沉积。利用该法还可以得到用冶炼方气相混合，同时沉积。利用该法还可以得到用冶炼方气相混合，同时沉积。利用该法还可以得到用冶炼方气相混合，同时沉积。利用该法还可以得到用冶炼方法所得不到的合金材料薄膜。法所得不到的合金材料薄膜。法所得不到的合金材料薄膜。法所得不到的合金材料薄膜。29气相沉积技术课件30气相沉积技术课件3.33.3化合物蒸镀工艺化合物蒸镀工艺化合物蒸镀工艺化合物蒸镀工艺大多数的化合物在热蒸发时会全部或部分分解。所以用简单大多数的化合物在热蒸发时会全部或部分分解。所以用简单大多数的化合物在热蒸发时会全部或部分分解。所以用简单大多数的化合物在热蒸发时会全部或部分分解。所以
36、用简单的蒸镀技术无法由化合物镀料镀制出组成符合化学比的膜层。的蒸镀技术无法由化合物镀料镀制出组成符合化学比的膜层。的蒸镀技术无法由化合物镀料镀制出组成符合化学比的膜层。的蒸镀技术无法由化合物镀料镀制出组成符合化学比的膜层。难分解或分解后又能重新结合的化合物可用一般工艺蒸镀：难分解或分解后又能重新结合的化合物可用一般工艺蒸镀：难分解或分解后又能重新结合的化合物可用一般工艺蒸镀：难分解或分解后又能重新结合的化合物可用一般工艺蒸镀：如氯化物、硫化物、硒化物和碲化物，甚至少数氧化物如如氯化物、硫化物、硒化物和碲化物，甚至少数氧化物如如氯化物、硫化物、硒化物和碲化物，甚至少数氧化物如如氯化物、硫化物、硒
37、化物和碲化物，甚至少数氧化物如B B2 2OO3 3，SnOSnO可以采用蒸镀。可以采用蒸镀。可以采用蒸镀。可以采用蒸镀。极易分解或易与某些蒸发源反应的化合物，必须采用特殊极易分解或易与某些蒸发源反应的化合物，必须采用特殊极易分解或易与某些蒸发源反应的化合物，必须采用特殊极易分解或易与某些蒸发源反应的化合物，必须采用特殊的蒸镀工艺：选用恰当的蒸发源、加热方式、气氛等条件。的蒸镀工艺：选用恰当的蒸发源、加热方式、气氛等条件。的蒸镀工艺：选用恰当的蒸发源、加热方式、气氛等条件。的蒸镀工艺：选用恰当的蒸发源、加热方式、气氛等条件。主要是各种氧化物，主要是各种氧化物，主要是各种氧化物，主要是各种氧化物
38、，InIn2 2OO3 3，MoOMoO3 3，MgOMgO，AlAl2 2OO3 3等等。等等。等等。等等。31气相沉积技术课件3.43.4高熔点化合物薄膜高熔点化合物薄膜高熔点化合物薄膜高熔点化合物薄膜I. I.氧化物、碳化物、氮化物等材料的熔点一般很高，切制氧化物、碳化物、氮化物等材料的熔点一般很高，切制氧化物、碳化物、氮化物等材料的熔点一般很高，切制氧化物、碳化物、氮化物等材料的熔点一般很高，切制备高纯度的该类材料也很昂贵，一般采用备高纯度的该类材料也很昂贵，一般采用备高纯度的该类材料也很昂贵，一般采用备高纯度的该类材料也很昂贵，一般采用反应蒸镀反应蒸镀反应蒸镀反应蒸镀。II.II.如
39、果在基板和源之间形成等离子体，则可提高反应气体如果在基板和源之间形成等离子体，则可提高反应气体如果在基板和源之间形成等离子体，则可提高反应气体如果在基板和源之间形成等离子体，则可提高反应气体分子的能量、离化率和化学反应速度，这就是分子的能量、离化率和化学反应速度，这就是分子的能量、离化率和化学反应速度，这就是分子的能量、离化率和化学反应速度，这就是活性反应活性反应活性反应活性反应蒸镀蒸镀蒸镀蒸镀。3.53.5离子束辅助蒸镀法离子束辅助蒸镀法离子束辅助蒸镀法离子束辅助蒸镀法I. I.镀膜之前用离子束轰击基体表面，清洗并增强活性；蒸镀膜之前用离子束轰击基体表面，清洗并增强活性；蒸镀膜之前用离子束轰
40、击基体表面，清洗并增强活性；蒸镀膜之前用离子束轰击基体表面，清洗并增强活性；蒸镀过程中用低能离子束轰击，活化表面并有喷丸效果。镀过程中用低能离子束轰击，活化表面并有喷丸效果。镀过程中用低能离子束轰击，活化表面并有喷丸效果。镀过程中用低能离子束轰击，活化表面并有喷丸效果。II.II.可用离子束参与反应，进行掺杂。可用离子束参与反应，进行掺杂。可用离子束参与反应，进行掺杂。可用离子束参与反应，进行掺杂。32气相沉积技术课件3.63.6激光束辅助蒸镀法激光束辅助蒸镀法激光束辅助蒸镀法激光束辅助蒸镀法3.73.7单晶蒸镀法单晶蒸镀法单晶蒸镀法单晶蒸镀法3.73.7非晶蒸镀法非晶蒸镀法非晶蒸镀法非晶蒸镀
41、法I. I.非晶薄膜往往具有一些独特的性质和功能，具有重要用非晶薄膜往往具有一些独特的性质和功能，具有重要用非晶薄膜往往具有一些独特的性质和功能，具有重要用非晶薄膜往往具有一些独特的性质和功能，具有重要用途。途。途。途。II.II.快速蒸镀。快速蒸镀。快速蒸镀。快速蒸镀。III.III.采用金属或非金属元素，或者两种高浓度下互不相溶的采用金属或非金属元素，或者两种高浓度下互不相溶的采用金属或非金属元素，或者两种高浓度下互不相溶的采用金属或非金属元素，或者两种高浓度下互不相溶的金属元素，快速蒸镀，比纯金属更容易形成非晶薄膜。金属元素，快速蒸镀，比纯金属更容易形成非晶薄膜。金属元素，快速蒸镀，比纯
42、金属更容易形成非晶薄膜。金属元素，快速蒸镀，比纯金属更容易形成非晶薄膜。IV.IV.通过加入降低表面迁移率的某些气体或离子来获得非晶通过加入降低表面迁移率的某些气体或离子来获得非晶通过加入降低表面迁移率的某些气体或离子来获得非晶通过加入降低表面迁移率的某些气体或离子来获得非晶薄膜。薄膜。薄膜。薄膜。33气相沉积技术课件四、蒸镀用途蒸镀只用于镀制对结合强度要求不高的某些功能膜，例如蒸镀只用于镀制对结合强度要求不高的某些功能膜，例如蒸镀只用于镀制对结合强度要求不高的某些功能膜，例如蒸镀只用于镀制对结合强度要求不高的某些功能膜，例如用作电极的导电膜，光学镜头的增透膜等。用作电极的导电膜，光学镜头的增
43、透膜等。用作电极的导电膜，光学镜头的增透膜等。用作电极的导电膜，光学镜头的增透膜等。蒸镀用于镀制合金膜时，在保证合金成分这点上，要比溅蒸镀用于镀制合金膜时，在保证合金成分这点上，要比溅蒸镀用于镀制合金膜时，在保证合金成分这点上，要比溅蒸镀用于镀制合金膜时，在保证合金成分这点上，要比溅射困难得多，但在镀制纯金属时，蒸镀可以表现出镀膜速射困难得多，但在镀制纯金属时，蒸镀可以表现出镀膜速射困难得多，但在镀制纯金属时，蒸镀可以表现出镀膜速射困难得多，但在镀制纯金属时，蒸镀可以表现出镀膜速度快的优势。度快的优势。度快的优势。度快的优势。蒸镀纯金属膜中，蒸镀纯金属膜中，蒸镀纯金属膜中，蒸镀纯金属膜中，90
44、90是铝膜。铝膜在是铝膜。铝膜在是铝膜。铝膜在是铝膜。铝膜在ICIC行业、制镜工业、行业、制镜工业、行业、制镜工业、行业、制镜工业、电子器件、食品包装、着色装饰等领域具有广泛的应用。电子器件、食品包装、着色装饰等领域具有广泛的应用。电子器件、食品包装、着色装饰等领域具有广泛的应用。电子器件、食品包装、着色装饰等领域具有广泛的应用。34气相沉积技术课件第三节第三节 溅射镀膜溅射镀膜溅射镀膜历史溅射现象早在溅射现象早在溅射现象早在溅射现象早在1919世纪就被发现。世纪就被发现。世纪就被发现。世纪就被发现。5050年前有人利用溅射现象在实验室中制成薄膜。年前有人利用溅射现象在实验室中制成薄膜。年前有
45、人利用溅射现象在实验室中制成薄膜。年前有人利用溅射现象在实验室中制成薄膜。6060年代制成集成电路的年代制成集成电路的年代制成集成电路的年代制成集成电路的TaTa膜，开始了它在工业上的应用。膜，开始了它在工业上的应用。膜，开始了它在工业上的应用。膜，开始了它在工业上的应用。19651965年年年年IBMIBM公公公公司司司司研研研研究究究究出出出出射射射射频频频频溅溅溅溅射射射射法法法法，使使使使绝绝绝绝缘缘缘缘体体体体的的的的溅溅溅溅射射射射镀镀镀镀膜膜膜膜成为可能。成为可能。成为可能。成为可能。近近近近年年年年来来来来发发发发明明明明的的的的新新新新的的的的溅溅溅溅射射射射方方方方法法法法
46、：二二二二极极极极溅溅溅溅射射射射、三三三三极极极极（包包包包括括括括四四四四极极极极）溅射、磁控溅射、对向靶溅射、离子束溅射等。溅射、磁控溅射、对向靶溅射、离子束溅射等。溅射、磁控溅射、对向靶溅射、离子束溅射等。溅射、磁控溅射、对向靶溅射、离子束溅射等。35气相沉积技术课件在在在在上上上上述述述述这这这这些些些些溅溅溅溅射射射射方方方方式式式式中中中中，如如如如果果果果在在在在ArAr中中中中混混混混入入入入反反反反应应应应气气气气体体体体，如如如如 OO2 2，N N2 2，CHCH4 4，C C2 2HH2 2等等等等，可可可可制制制制得得得得靶靶靶靶材材材材料料料料的的的的氧氧氧氧化化
47、化化物物物物、氮氮氮氮化化化化物、碳化物等化合物薄膜，这就是物、碳化物等化合物薄膜，这就是物、碳化物等化合物薄膜，这就是物、碳化物等化合物薄膜，这就是反应溅射反应溅射反应溅射反应溅射；在在在在成成成成膜膜膜膜的的的的基基基基片片片片上上上上，若若若若施施施施加加加加直直直直到到到到-500V-500V的的的的电电电电压压压压，使使使使离离离离子子子子轰轰轰轰击击击击膜膜膜膜层层层层的的的的同同同同时时时时成成成成膜膜膜膜，使使使使膜膜膜膜层层层层致致致致密密密密，改改改改善善善善膜膜膜膜的的的的性性性性能能能能，这这这这就就就就是是是是偏压溅射偏压溅射偏压溅射偏压溅射；在在在在射射射射频频频频
48、电电电电压压压压作作作作用用用用下下下下，利利利利用用用用电电电电子子子子和和和和离离离离子子子子运运运运动动动动特特特特性性性性的的的的不不不不同同同同，在在在在靶靶靶靶的的的的表表表表面面面面上上上上感感感感应应应应出出出出负负负负的的的的直直直直流流流流脉脉脉脉冲冲冲冲，而而而而产产产产生生生生的的的的溅溅溅溅射射射射现现现现象象象象，对绝缘体也能进行溅射镀膜，这就是对绝缘体也能进行溅射镀膜，这就是对绝缘体也能进行溅射镀膜，这就是对绝缘体也能进行溅射镀膜，这就是射频溅射射频溅射射频溅射射频溅射。36气相沉积技术课件一、溅射镀膜原理1.1 1.1 1.1 1.1 溅射现象溅射现象溅射现象溅
49、射现象溅溅溅溅射射射射：利利利利用用用用几几几几十十十十电电电电子子子子伏伏伏伏到到到到10keV10keV的的的的荷荷荷荷能能能能粒粒粒粒子子子子轰轰轰轰击击击击材材材材料料料料表表表表面面面面，使使使使其其其其原原原原子子子子获获获获得得得得足足足足够够够够的的的的能能能能量量量量而而而而溅溅溅溅出出出出进进进进入入入入气气气气相相相相，这这这这种种种种溅溅溅溅出出出出的的的的、复杂的粒子散射过程，称为溅射。复杂的粒子散射过程，称为溅射。复杂的粒子散射过程，称为溅射。复杂的粒子散射过程，称为溅射。:被轰击的材料称为被轰击的材料称为被轰击的材料称为被轰击的材料称为靶靶靶靶。:离离离离子子子子
50、溅溅溅溅射射射射：离离离离子子子子易易易易于于于于在在在在电电电电磁磁磁磁场场场场中中中中加加加加速速速速和和和和偏偏偏偏转转转转，一一一一般般般般溅溅溅溅射射射射用荷能粒子一般为离子用荷能粒子一般为离子用荷能粒子一般为离子用荷能粒子一般为离子:离子束溅射离子束溅射离子束溅射离子束溅射：用离子束轰击靶而产生的溅射：用离子束轰击靶而产生的溅射：用离子束轰击靶而产生的溅射：用离子束轰击靶而产生的溅射:溅射率溅射率溅射率溅射率( ( ( (产额产额产额产额) ) ) )：入射一个离子所溅射出来的原子数量：入射一个离子所溅射出来的原子数量：入射一个离子所溅射出来的原子数量：入射一个离子所溅射出来的原子
51、数量37气相沉积技术课件影响溅射率的因素影响溅射率的因素I. I.与与与与入入入入射射射射离离离离子子子子有有有有关关关关，包包包包括括括括入入入入射射射射离离离离子子子子的的的的能能能能量量量量、入入入入射射射射角角角角、靶靶靶靶原原原原子子子子质量与入射离子质量之比、入射离子的种类质量与入射离子质量之比、入射离子的种类质量与入射离子质量之比、入射离子的种类质量与入射离子质量之比、入射离子的种类。2 2入入入入射射射射离离离离子子子子能能能能量量量量降降降降低低低低，溅溅溅溅射射射射率率率率迅迅迅迅速速速速下下下下降降降降，当当当当低低低低于于于于某某某某个个个个值值值值时时时时，溅溅溅溅射
52、射射射率率率率为为为为零零零零，该该该该能能能能量量量量值值值值就就就就是是是是溅溅溅溅射射射射阈阈阈阈值值值值，称称称称为为为为阈阈阈阈射射射射能能能能量量量量。大大大大多多多多数数数数金属的阈射能量一般在金属的阈射能量一般在金属的阈射能量一般在金属的阈射能量一般在20eV40eV20eV40eV范围。范围。范围。范围。2 2入射离子能量低于入射离子能量低于入射离子能量低于入射离子能量低于150eV150eV时，溅射率与其平方成正比；时，溅射率与其平方成正比；时，溅射率与其平方成正比；时，溅射率与其平方成正比；2 2150eV400eV150eV400eV，溅射率与入射能量成正比；，溅射率与
53、入射能量成正比；，溅射率与入射能量成正比；，溅射率与入射能量成正比；2 2400eV5000eV400eV5000eV，溅溅溅溅射射射射率率率率与与与与能能能能量量量量平平平平方方方方根根根根成成成成正正正正比比比比，之之之之后后后后达达达达到到到到饱饱饱饱和。和。和。和。2 2增大到数万电子伏之后，溅射率开始下降，离子注入增多。增大到数万电子伏之后，溅射率开始下降，离子注入增多。增大到数万电子伏之后，溅射率开始下降，离子注入增多。增大到数万电子伏之后，溅射率开始下降，离子注入增多。38气相沉积技术课件II.II.与与与与靶靶靶靶有有有有关关关关，包包包包括括括括靶靶靶靶原原原原子子子子的的的
54、的原原原原子子子子序序序序数数数数、把把把把表表表表面面面面原原原原子子子子的的的的结结结结合合合合状状状状态、结晶取向以及靶是纯金属还是合金或者化合物等态、结晶取向以及靶是纯金属还是合金或者化合物等态、结晶取向以及靶是纯金属还是合金或者化合物等态、结晶取向以及靶是纯金属还是合金或者化合物等。2 2溅溅溅溅射射射射率率率率随随随随靶靶靶靶原原原原子子子子序序序序数数数数的的的的变变变变化化化化呈呈呈呈某某某某种种种种周周周周期期期期性性性性，随随随随靶靶靶靶材材材材原原原原子子子子d d壳壳壳壳层电子填充程度的增加，溅射率增大。层电子填充程度的增加，溅射率增大。层电子填充程度的增加，溅射率增大
55、。层电子填充程度的增加，溅射率增大。39气相沉积技术课件II.II.与与与与温温温温度度度度有有有有关关关关，一一一一般般般般认认认认为为为为在在在在和和和和升升升升华华华华能能能能密密密密切切切切相相相相关关关关的的的的某某某某一一一一温温温温度度度度范范范范围围围围内内内内，溅溅溅溅射射射射率率率率几几几几乎乎乎乎不不不不随随随随温温温温度度度度变变变变化化化化；当当当当温温温温度度度度超超超超过过过过该该该该范范范范围围围围，溅溅溅溅射率有迅速增加的趋势。射率有迅速增加的趋势。射率有迅速增加的趋势。射率有迅速增加的趋势。1. 1.溅射率的量级一般为溅射率的量级一般为溅射率的量级一般为溅射
56、率的量级一般为0.1100.110个原子个原子个原子个原子/ /离子离子离子离子2. 2.溅溅溅溅射射射射出出出出来来来来的的的的粒粒粒粒子子子子动动动动能能能能一一一一般般般般在在在在10eV10eV以以以以下下下下，大大大大部部部部分分分分为为为为中中中中性性性性原原原原子和少量分子，二次离子一般在子和少量分子，二次离子一般在子和少量分子，二次离子一般在子和少量分子，二次离子一般在10%10%以下。以下。以下。以下。3. 3.溅射产物对测试分析有很重要的意义。溅射产物对测试分析有很重要的意义。溅射产物对测试分析有很重要的意义。溅射产物对测试分析有很重要的意义。40气相沉积技术课件1.21.
57、2直流辉光放电直流辉光放电直流辉光放电直流辉光放电辉辉辉辉光光光光放放放放电电电电：在在在在1010-2-210Pa10Pa的的的的真真真真空空空空范范范范围围围围内内内内，在在在在两两两两个个个个电电电电极极极极之之之之间间间间加加加加上上上上高压时产生的放电现象，是离子溅射镀膜的基础。高压时产生的放电现象，是离子溅射镀膜的基础。高压时产生的放电现象，是离子溅射镀膜的基础。高压时产生的放电现象，是离子溅射镀膜的基础。直流辉光放电的直流辉光放电的直流辉光放电的直流辉光放电的IVIV关系曲线关系曲线关系曲线关系曲线ABAB段：暗光放电段：暗光放电段：暗光放电段：暗光放电BCBC段：汤逊放电段：汤
58、逊放电段：汤逊放电段：汤逊放电CDCD段：过渡区段：过渡区段：过渡区段：过渡区DEDE段：辉光放电段：辉光放电段：辉光放电段：辉光放电EFEF段：非正常放电段：非正常放电段：非正常放电段：非正常放电FGFG段：弧光放电段：弧光放电段：弧光放电段：弧光放电41气相沉积技术课件辉辉辉辉光光光光放放放放电电电电的的的的电电电电流流流流密密密密度度度度与与与与阴阴阴阴极极极极物物物物质质质质、气气气气体体体体种种种种类类类类、气气气气体体体体压压压压力力力力、阴阴阴阴极极极极形形形形状状状状等等等等有有有有关关关关，总总总总体体体体说说说说来来来来较较较较小小小小，因因因因此此此此溅溅溅溅射射射射或或
59、或或其其其其他他他他辉辉辉辉光光光光放放放放电电电电作作作作业都是在非正常辉光放电区工作。业都是在非正常辉光放电区工作。业都是在非正常辉光放电区工作。业都是在非正常辉光放电区工作。辉光区分布辉光区分布辉光区分布辉光区分布阴极位降区是维持辉光放电阴极位降区是维持辉光放电阴极位降区是维持辉光放电阴极位降区是维持辉光放电不可缺少的区域，极间电压不可缺少的区域，极间电压不可缺少的区域，极间电压不可缺少的区域，极间电压主要降落在该区域，使辉光主要降落在该区域，使辉光主要降落在该区域，使辉光主要降落在该区域，使辉光放电产生的正离子撞击阴极，放电产生的正离子撞击阴极，放电产生的正离子撞击阴极，放电产生的正离
60、子撞击阴极，把阴极物质打出来。把阴极物质打出来。把阴极物质打出来。把阴极物质打出来。若仅改变极间距离，其他条若仅改变极间距离，其他条若仅改变极间距离，其他条若仅改变极间距离，其他条件不变，则阴极位降区始终件不变，则阴极位降区始终件不变，则阴极位降区始终件不变，则阴极位降区始终不变，其他各区响应缩短。不变，其他各区响应缩短。不变，其他各区响应缩短。不变，其他各区响应缩短。42气相沉积技术课件1.31.3射频辉光放电射频辉光放电射频辉光放电射频辉光放电施加的是交流电，且频率增高到施加的是交流电，且频率增高到施加的是交流电，且频率增高到施加的是交流电，且频率增高到50kHz50kHz以上，则有两个重
61、要以上，则有两个重要以上，则有两个重要以上，则有两个重要效应产生效应产生效应产生效应产生辉辉辉辉光光光光放放放放电电电电空空空空间间间间中中中中电电电电子子子子振振振振荡荡荡荡达达达达到到到到足足足足够够够够产产产产生生生生电电电电离离离离碰碰碰碰撞撞撞撞能能能能量量量量，减减减减少了放电对二次电子的依赖，降低了击穿电压；少了放电对二次电子的依赖，降低了击穿电压；少了放电对二次电子的依赖，降低了击穿电压；少了放电对二次电子的依赖，降低了击穿电压；由由由由于于于于射射射射频频频频电电电电压压压压可可可可以以以以耦耦耦耦合合合合穿穿穿穿过过过过各各各各种种种种阻阻阻阻抗抗抗抗，故故故故电电电电极极
62、极极不不不不再再再再要要要要求求求求是是是是导电体，可以溅射任何材料。导电体，可以溅射任何材料。导电体，可以溅射任何材料。导电体，可以溅射任何材料。43气相沉积技术课件1.41.4反应溅射原理反应溅射原理反应溅射原理反应溅射原理射射射射频频频频溅溅溅溅射射射射发发发发明明明明之之之之后后后后，获获获获取取取取SiOSiO2 2、AlAl2 2OO3 3、SiSi3 3N N4 4、TiOTiO2 2等等等等蒸蒸蒸蒸汽压比较低的绝缘体薄膜变得比较容易。汽压比较低的绝缘体薄膜变得比较容易。汽压比较低的绝缘体薄膜变得比较容易。汽压比较低的绝缘体薄膜变得比较容易。采采采采用用用用化化化化合合合合物物物
63、物靶靶靶靶时时时时，多多多多数数数数情情情情况况况况下下下下薄薄薄薄膜膜膜膜成成成成分分分分与与与与靶靶靶靶成成成成分分分分发发发发生生生生偏偏偏偏离。离。离。离。为为为为了了了了控控控控制制制制产产产产物物物物成成成成分分分分和和和和性性性性质质质质，特特特特地地地地在在在在放放放放电电电电气气气气体体体体中中中中加加加加入入入入一一一一定定定定的活性气体进行溅射，称为反应溅射。的活性气体进行溅射，称为反应溅射。的活性气体进行溅射，称为反应溅射。的活性气体进行溅射，称为反应溅射。反反反反应应应应溅溅溅溅射射射射可可可可用用用用直直直直流流流流和和和和交交交交流流流流，若若若若制制制制备备备备
64、绝绝绝绝缘缘缘缘性性性性薄薄薄薄膜膜膜膜，一一一一般般般般用用用用交流反应溅射。交流反应溅射。交流反应溅射。交流反应溅射。引入的活性气体也会与靶发生反应，引起化学溅射。引入的活性气体也会与靶发生反应，引起化学溅射。引入的活性气体也会与靶发生反应，引起化学溅射。引入的活性气体也会与靶发生反应，引起化学溅射。44气相沉积技术课件溅溅溅溅射射射射镀镀镀镀膜膜膜膜：是是是是指指指指在在在在真真真真空空空空室室室室中中中中，利利利利用用用用荷荷荷荷能能能能粒粒粒粒子子子子轰轰轰轰击击击击镀镀镀镀料料料料表表表表面，使被轰击出的粒子在基片上沉积的技术。面，使被轰击出的粒子在基片上沉积的技术。面，使被轰击出
65、的粒子在基片上沉积的技术。面，使被轰击出的粒子在基片上沉积的技术。2.12.1溅射镀膜的特点溅射镀膜的特点溅射镀膜的特点溅射镀膜的特点膜层质量较好，与基底结合牢固：溅射出来的粒子平均能量膜层质量较好，与基底结合牢固：溅射出来的粒子平均能量膜层质量较好，与基底结合牢固：溅射出来的粒子平均能量膜层质量较好，与基底结合牢固：溅射出来的粒子平均能量约为约为约为约为10eV10eV，沉积在基底上之后还有足够的能量在表面迁移，沉积在基底上之后还有足够的能量在表面迁移，沉积在基底上之后还有足够的能量在表面迁移，沉积在基底上之后还有足够的能量在表面迁移溅射镀膜应用广泛，任何材料都可溅射镀膜溅射镀膜应用广泛，任
66、何材料都可溅射镀膜溅射镀膜应用广泛，任何材料都可溅射镀膜溅射镀膜应用广泛，任何材料都可溅射镀膜溅射靶面积大，容易获得均匀厚度的膜层溅射靶面积大，容易获得均匀厚度的膜层溅射靶面积大，容易获得均匀厚度的膜层溅射靶面积大，容易获得均匀厚度的膜层操作简单、工艺重复性好，易实现工艺控制自动化操作简单、工艺重复性好，易实现工艺控制自动化操作简单、工艺重复性好，易实现工艺控制自动化操作简单、工艺重复性好，易实现工艺控制自动化缺点：除磁控溅射外，沉积速率一般较低；设备比真空度蒸缺点：除磁控溅射外，沉积速率一般较低；设备比真空度蒸缺点：除磁控溅射外，沉积速率一般较低；设备比真空度蒸缺点：除磁控溅射外，沉积速率一
67、般较低；设备比真空度蒸镀复杂，价格较高镀复杂，价格较高镀复杂，价格较高镀复杂，价格较高二、溅射镀膜的特点和方式45气相沉积技术课件2.22.2溅射镀膜的方式溅射镀膜的方式溅射镀膜的方式溅射镀膜的方式(1)(1)二级溅射二级溅射二级溅射二级溅射=二极溅射是最早采用的一种溅射方法。二极溅射是最早采用的一种溅射方法。二极溅射是最早采用的一种溅射方法。二极溅射是最早采用的一种溅射方法。=以以以以镀镀镀镀膜膜膜膜材材材材料料料料为为为为阴阴阴阴极极极极，而而而而被被被被镀镀镀镀膜膜膜膜材材材材料料料料为为为为阳阳阳阳极极极极。阴阴阴阴极极极极上上上上接接接接1 13kV3kV的的的的直直直直流流流流负负
68、负负高高高高压压压压，阳阳阳阳极极极极通通通通常常常常接接接接地地地地。工工工工作作作作时时时时先先先先抽抽抽抽真真真真空空空空，再再再再通通通通氩氩氩氩气气气气，使真空室内达到溅射气压。使真空室内达到溅射气压。使真空室内达到溅射气压。使真空室内达到溅射气压。=接接接接通通通通电电电电源源源源，阴阴阴阴极极极极靶靶靶靶上上上上的的的的负负负负高高高高压压压压在在在在两两两两极极极极间间间间产产产产生生生生辉辉辉辉光光光光放放放放电电电电并并并并建建建建立立立立起起起起一一一一个个个个等等等等离离离离子子子子区区区区，其其其其中中中中带带带带正正正正电电电电的的的的氩氩氩氩离离离离子子子子在在在
69、在阴阴阴阴极极极极附附附附近近近近的的的的阴阴阴阴极极极极电电电电位位位位降降降降作作作作用用用用下下下下，加加加加速速速速轰轰轰轰击击击击阴阴阴阴极极极极靶靶靶靶、使使使使靶靶靶靶物物物物质质质质表表表表面面面面溅溅溅溅射射射射，并并并并以以以以分分分分子或原子状态沉积在基片表面，形成靶材料的薄膜。子或原子状态沉积在基片表面，形成靶材料的薄膜。子或原子状态沉积在基片表面，形成靶材料的薄膜。子或原子状态沉积在基片表面，形成靶材料的薄膜。46气相沉积技术课件装置的装置的装置的装置的优点优点优点优点结构简单，控制方便结构简单，控制方便结构简单，控制方便结构简单，控制方便装置的装置的装置的装置的缺点
70、缺点缺点缺点因工作压力较高，膜层有沾污；因工作压力较高，膜层有沾污；因工作压力较高，膜层有沾污；因工作压力较高，膜层有沾污；沉积速率低，不能镀沉积速率低，不能镀沉积速率低，不能镀沉积速率低，不能镀10101010微米以上微米以上微米以上微米以上的膜厚；的膜厚；的膜厚；的膜厚；由于大量二次电子直接轰击基片，由于大量二次电子直接轰击基片，由于大量二次电子直接轰击基片，由于大量二次电子直接轰击基片，使基片温升过高。使基片温升过高。使基片温升过高。使基片温升过高。47气相沉积技术课件48气相沉积技术课件(2)(2)三级溅射三级溅射三级溅射三级溅射=三三三三极极极极溅溅溅溅射射射射是是是是在在在在二二二
71、二极极极极溅溅溅溅射射射射的的的的装装装装置置置置上上上上附附附附加加加加一一一一个个个个电电电电极极极极热热热热阴阴阴阴极极极极，发发发发射射射射热热热热电电电电子子子子，热热热热电电电电子子子子在在在在电电电电场场场场吸吸吸吸引引引引下下下下穿穿穿穿过过过过靶靶靶靶与与与与基基基基极极极极间间间间的的的的等等等等离离离离子子子子体体体体区区区区，使使使使热热热热电电电电子子子子强强强强化化化化放放放放电电电电，它它它它既既既既能能能能使使使使使使使使溅溅溅溅射射射射速速速速率率率率有有有有所所所所提提提提高高高高，又又又又能能能能使使使使溅溅溅溅射射射射工工工工况况况况的的的的控控控控制制
72、制制更更更更为为为为方方方方便便便便。这这这这样样样样，溅溅溅溅射射射射速速速速率率率率提提提提高高高高，由由由由于于于于沉积真空度提高，镀层质量得到改善。沉积真空度提高，镀层质量得到改善。沉积真空度提高，镀层质量得到改善。沉积真空度提高，镀层质量得到改善。49气相沉积技术课件(3)(3)四级溅射四级溅射四级溅射四级溅射=在在在在三三三三极极极极溅溅溅溅射射射射的的的的基基基基础础础础上上上上在在在在镀镀镀镀膜膜膜膜室室室室外外外外附附附附加加加加一一一一个个个个聚聚聚聚束束束束线线线线圈圈圈圈，也也也也称称称称为为为为辅助阳极或稳定电极。辅助阳极或稳定电极。辅助阳极或稳定电极。辅助阳极或稳定
73、电极。=聚聚聚聚束束束束线线线线圈圈圈圈的的的的作作作作用用用用是是是是将将将将电电电电子子子子汇汇汇汇聚聚聚聚在在在在靶靶靶靶阴阴阴阴极极极极和和和和基基基基片片片片阳阳阳阳极极极极之之之之间间间间，其其其其间间间间形形形形成成成成低低低低电电电电压压压压、大大大大电电电电流流流流的的的的等等等等离离离离子子子子体体体体弧弧弧弧柱柱柱柱，大大大大量量量量电电电电子子子子碰碰碰碰撞撞撞撞气气气气体体体体电电电电离离离离，产产产产生生生生大大大大量量量量离离离离子子子子。电电电电子子子子做做做做螺螺螺螺旋旋旋旋运运运运动动动动，增增增增加加加加电电电电子子子子到到到到达达达达电电电电子子子子收集
74、极的路程。收集极的路程。收集极的路程。收集极的路程。=这这这这种种种种溅溅溅溅射射射射方方方方法法法法还还还还是是是是不不不不能能能能抑抑抑抑制制制制由由由由靶靶靶靶产产产产生生生生的的的的高高高高速速速速电电电电子子子子对对对对基基基基片片片片的的的的轰轰轰轰击，还存在因灯丝具有不纯物而使膜层沾污等问题。击，还存在因灯丝具有不纯物而使膜层沾污等问题。击，还存在因灯丝具有不纯物而使膜层沾污等问题。击，还存在因灯丝具有不纯物而使膜层沾污等问题。50气相沉积技术课件51气相沉积技术课件(4)(4)射频溅射射频溅射射频溅射射频溅射=射射射射频频频频是是是是指指指指无无无无线线线线电电电电波波波波发发
75、发发射射射射范范范范围围围围的的的的频频频频率率率率，为为为为了了了了避避避避免免免免干干干干扰扰扰扰电电电电台台台台工工工工作作作作，溅溅溅溅射射射射专专专专用用用用频频频频率率率率规规规规定定定定为为为为13.56 13.56 MHzMHz。在在在在射射射射频频频频电电电电源源源源交交交交变变变变电电电电场场场场作作作作用用用用下，气体中的电子随之发生振荡，并使气体电离为等离子体。下，气体中的电子随之发生振荡，并使气体电离为等离子体。下，气体中的电子随之发生振荡，并使气体电离为等离子体。下，气体中的电子随之发生振荡，并使气体电离为等离子体。=射射射射频频频频溅溅溅溅射射射射的的的的两两两两
76、个个个个电电电电极极极极并并并并不不不不对对对对称称称称。放放放放置置置置基基基基片片片片的的的的电电电电极极极极与与与与机机机机壳壳壳壳相相相相连连连连，并并并并且且且且接接接接地地地地，是是是是一一一一个个个个大大大大面面面面积积积积的的的的电电电电极极极极。它它它它的的的的电电电电位位位位与与与与等等等等离离离离子子子子相相相相近近近近，几几几几乎乎乎乎不不不不受受受受离离离离子子子子轰轰轰轰击击击击。另另另另一一一一电电电电极极极极对对对对于于于于等等等等离离离离子子子子处处处处于于于于负负负负电电电电位位位位，是是是是阴阴阴阴极，受到离子轰击，用于装置靶材。极，受到离子轰击，用于装置
77、靶材。极，受到离子轰击，用于装置靶材。极，受到离子轰击，用于装置靶材。=缺缺缺缺点点点点：大大大大功功功功率率率率的的的的射射射射频频频频电电电电源源源源不不不不仅仅仅仅价价价价高高高高，对对对对于于于于人人人人身身身身防防防防护护护护也也也也成成成成问问问问题题题题。因此，射频溅射不适于工业生产应用。因此，射频溅射不适于工业生产应用。因此，射频溅射不适于工业生产应用。因此，射频溅射不适于工业生产应用。52气相沉积技术课件(5)(5)磁控溅射磁控溅射磁控溅射磁控溅射=磁磁磁磁控控控控溅溅溅溅射射射射特特特特点点点点是是是是在在在在阴阴阴阴极极极极靶靶靶靶面面面面上上上上建建建建立立立立一一一一
78、个个个个环环环环状状状状磁磁磁磁靶靶靶靶，以以以以控控控控制制制制二二二二次电子的运动。次电子的运动。次电子的运动。次电子的运动。53气相沉积技术课件延长电子飞向阳极的行程。其目的是让延长电子飞向阳极的行程。其目的是让电子尽可能多产生几次碰撞电离，从而电子尽可能多产生几次碰撞电离，从而增加等离子体密度，提高溅射效率。增加等离子体密度，提高溅射效率。环形磁场的环形磁场的目的目的抑制由靶产生的高速电子对基片的轰击，抑制由靶产生的高速电子对基片的轰击，避免基片温度升高。避免基片温度升高。54气相沉积技术课件基本原理基本原理环状磁场迫使二次电子跳栏式地沿着环状磁场转圈。相应环状磁场迫使二次电子跳栏式地
79、沿着环状磁场转圈。相应环状磁场迫使二次电子跳栏式地沿着环状磁场转圈。相应环状磁场迫使二次电子跳栏式地沿着环状磁场转圈。相应地，环状磁场控制的区域是等离子体密度最高的部位。地，环状磁场控制的区域是等离子体密度最高的部位。地，环状磁场控制的区域是等离子体密度最高的部位。地，环状磁场控制的区域是等离子体密度最高的部位。在磁控溅射时，可以看见溅射气体在磁控溅射时，可以看见溅射气体在磁控溅射时，可以看见溅射气体在磁控溅射时，可以看见溅射气体氩气在该部位发出氩气在该部位发出氩气在该部位发出氩气在该部位发出强烈的淡蓝色辉光，形成一个光环。处于光环下的靶材是强烈的淡蓝色辉光，形成一个光环。处于光环下的靶材是强
80、烈的淡蓝色辉光，形成一个光环。处于光环下的靶材是强烈的淡蓝色辉光，形成一个光环。处于光环下的靶材是被离子轰击最严重的部位，会溅射出一条环状的沟槽。被离子轰击最严重的部位，会溅射出一条环状的沟槽。被离子轰击最严重的部位，会溅射出一条环状的沟槽。被离子轰击最严重的部位，会溅射出一条环状的沟槽。环状磁场是电子运动的轨道，环状的辉光和沟槽将其形象环状磁场是电子运动的轨道，环状的辉光和沟槽将其形象环状磁场是电子运动的轨道，环状的辉光和沟槽将其形象环状磁场是电子运动的轨道，环状的辉光和沟槽将其形象地表现了出来。地表现了出来。地表现了出来。地表现了出来。55气相沉积技术课件56气相沉积技术课件57气相沉积技
81、术课件58气相沉积技术课件磁控溅射主要优缺点磁控溅射主要优缺点磁控溅射主要优缺点磁控溅射主要优缺点(1)(1)(1)(1)沉积速率快沉积速率快沉积速率快沉积速率快%磁控溅射的镀膜速率与二极溅射相比提高了一个数量级磁控溅射的镀膜速率与二极溅射相比提高了一个数量级%高密度等离子体被电磁场束缚在靶面附近，电离产生的正高密度等离子体被电磁场束缚在靶面附近，电离产生的正离子能十分有效地轰击靶面，电子与气体原子的碰撞几率离子能十分有效地轰击靶面，电子与气体原子的碰撞几率高，因此气体离化率大大增加。高，因此气体离化率大大增加。(2)(2)(2)(2)基片的温升低、对膜层的损伤小基片的温升低、对膜层的损伤小基
82、片的温升低、对膜层的损伤小基片的温升低、对膜层的损伤小J能量较低的二次电子在靠近靶的封闭等离子体中作循环运能量较低的二次电子在靠近靶的封闭等离子体中作循环运动，路程足够长，每个电子使原子电离的机会增加，而且动，路程足够长，每个电子使原子电离的机会增加，而且只有在电子的能量耗尽以后才能脱离靶表面落在阳极上，只有在电子的能量耗尽以后才能脱离靶表面落在阳极上，这是基片温升低、损伤小的主要原因。这是基片温升低、损伤小的主要原因。59气相沉积技术课件缺点：缺点：缺点：缺点：磁控溅射靶的溅射沟槽一旦穿透靶材，就会导致整块靶材报废，磁控溅射靶的溅射沟槽一旦穿透靶材，就会导致整块靶材报废，磁控溅射靶的溅射沟槽
83、一旦穿透靶材，就会导致整块靶材报废，磁控溅射靶的溅射沟槽一旦穿透靶材，就会导致整块靶材报废，所以靶材的利用率不高，一般低于所以靶材的利用率不高，一般低于所以靶材的利用率不高，一般低于所以靶材的利用率不高，一般低于4040。60气相沉积技术课件(6)(6)反应溅射反应溅射反应溅射反应溅射=在在阴阴极极溅溅射射中中，真真空空槽槽中中需需要要充充入入气气体体作作为为媒媒介介，使使辉辉光光放电得以启动和维持。最常用的气体是氩气。放电得以启动和维持。最常用的气体是氩气。=如如果果在在通通入入的的气气体体中中掺掺入入易易与与靶靶材材发发生生反反应应的的气气体体（如如O2，N2等等），因因而而能能沉沉积积制
84、制得得靶靶材材的的化化合合物物膜膜（如如靶靶材材氧氧化化物，氮化物等化合物薄膜）。物，氮化物等化合物薄膜）。61气相沉积技术课件第四节第四节 离子镀离子镀一.离子镀的概念:离离离离子子子子镀镀镀镀是是是是在在在在真真真真空空空空条条条条件件件件下下下下，借借借借助助助助于于于于一一一一种种种种惰惰惰惰性性性性气气气气体体体体的的的的辉辉辉辉光光光光放放放放电电电电使使使使气气气气体体体体或或或或被被被被蒸蒸蒸蒸发发发发物物物物质质质质部部部部分分分分离离离离化化化化，气气气气体体体体或或或或被被被被蒸蒸蒸蒸发发发发物物物物质质质质离离离离子子子子经经经经电电电电场场场场加加加加速速速速后后后后
85、对对对对带带带带负负负负电电电电荷荷荷荷的的的的基基基基体体体体轰轰轰轰击击击击的的的的同同同同时时时时把把把把蒸蒸蒸蒸发发发发物物物物或其反应物沉积在基体上。或其反应物沉积在基体上。或其反应物沉积在基体上。或其反应物沉积在基体上。:离离离离子子子子镀镀镀镀的的的的技技技技术术术术基基基基础础础础是是是是真真真真空空空空蒸蒸蒸蒸镀镀镀镀，其其其其过过过过程程程程包包包包括括括括镀镀镀镀膜膜膜膜材材材材料料料料的的的的受热，蒸发，离子化和电场加速沉积的过程。受热，蒸发，离子化和电场加速沉积的过程。受热，蒸发，离子化和电场加速沉积的过程。受热，蒸发，离子化和电场加速沉积的过程。62气相沉积技术课件
86、实现离子镀的条件造成一个气体放电的空间造成一个气体放电的空间造成一个气体放电的空间造成一个气体放电的空间将镀料原子引进放电空间，使其部分离化将镀料原子引进放电空间，使其部分离化将镀料原子引进放电空间，使其部分离化将镀料原子引进放电空间，使其部分离化63气相沉积技术课件二.几种常见的离子镀离子镀设备要在真空、气体放电的条件下完成镀膜和离子轰击离子镀设备要在真空、气体放电的条件下完成镀膜和离子轰击离子镀设备要在真空、气体放电的条件下完成镀膜和离子轰击离子镀设备要在真空、气体放电的条件下完成镀膜和离子轰击过程。因此，离子镀设备要由真空室、蒸发源、高压电源、离过程。因此，离子镀设备要由真空室、蒸发源、
87、高压电源、离过程。因此，离子镀设备要由真空室、蒸发源、高压电源、离过程。因此，离子镀设备要由真空室、蒸发源、高压电源、离化装置、放置工件的阴极等部分组成。化装置、放置工件的阴极等部分组成。化装置、放置工件的阴极等部分组成。化装置、放置工件的阴极等部分组成。2.12.1气体放电等离子体离子镀气体放电等离子体离子镀气体放电等离子体离子镀气体放电等离子体离子镀|设备与真空蒸镀相似；工件架对地是绝缘的设备与真空蒸镀相似；工件架对地是绝缘的设备与真空蒸镀相似；工件架对地是绝缘的设备与真空蒸镀相似；工件架对地是绝缘的|向真空室充氩气，当气压达到一定值，电压梯度适当时，向真空室充氩气，当气压达到一定值，电压
88、梯度适当时，向真空室充氩气，当气压达到一定值，电压梯度适当时，向真空室充氩气，当气压达到一定值，电压梯度适当时，蒸发源与基材之间产生辉光放电，蒸发便在气体放电中蒸发源与基材之间产生辉光放电，蒸发便在气体放电中蒸发源与基材之间产生辉光放电，蒸发便在气体放电中蒸发源与基材之间产生辉光放电，蒸发便在气体放电中进行进行进行进行64气相沉积技术课件2.22.2射频放电离子镀射频放电离子镀射频放电离子镀射频放电离子镀1. 1.19721972年年年年MoleyMoley和和和和SmithSmith最先把空心热阴极放电技术最先把空心热阴极放电技术最先把空心热阴极放电技术最先把空心热阴极放电技术用于薄膜沉积。
89、用于薄膜沉积。用于薄膜沉积。用于薄膜沉积。2. 2.19731973年日本真空株式会社也开始这方面的研究。当年日本真空株式会社也开始这方面的研究。当年日本真空株式会社也开始这方面的研究。当年日本真空株式会社也开始这方面的研究。当时的目的之一是利用真空的办法代替传统的水溶液时的目的之一是利用真空的办法代替传统的水溶液时的目的之一是利用真空的办法代替传统的水溶液时的目的之一是利用真空的办法代替传统的水溶液电镀铬，以解决日益严重的环境污染问题。电镀铬，以解决日益严重的环境污染问题。电镀铬，以解决日益严重的环境污染问题。电镀铬，以解决日益严重的环境污染问题。2.32.3空心阴极放电离子镀空心阴极放电离
90、子镀空心阴极放电离子镀空心阴极放电离子镀65气相沉积技术课件1. 1.空心阴极空心阴极空心阴极空心阴极放电离子镀放电离子镀放电离子镀放电离子镀(HollowcathodeDischarge,HCD)(HollowcathodeDischarge,HCD)法法法法是利用空心热阴极放电产生等离子体。空心钽管作为阴是利用空心热阴极放电产生等离子体。空心钽管作为阴是利用空心热阴极放电产生等离子体。空心钽管作为阴是利用空心热阴极放电产生等离子体。空心钽管作为阴极，氩气通过钽管流入真空室，辅助阳极距阴极较近，极，氩气通过钽管流入真空室，辅助阳极距阴极较近，极，氩气通过钽管流入真空室，辅助阳极距阴极较近，极
91、，氩气通过钽管流入真空室，辅助阳极距阴极较近，二者作为引燃弧光放电的两极。阳极是镀料。弧光放电二者作为引燃弧光放电的两极。阳极是镀料。弧光放电二者作为引燃弧光放电的两极。阳极是镀料。弧光放电二者作为引燃弧光放电的两极。阳极是镀料。弧光放电时，电子轰击阳极镀料，使其熔化而实现蒸镀。蒸镀时时，电子轰击阳极镀料，使其熔化而实现蒸镀。蒸镀时时，电子轰击阳极镀料，使其熔化而实现蒸镀。蒸镀时时，电子轰击阳极镀料，使其熔化而实现蒸镀。蒸镀时基片加上负偏压即可从等离子体中吸引氩离子向基片轰基片加上负偏压即可从等离子体中吸引氩离子向基片轰基片加上负偏压即可从等离子体中吸引氩离子向基片轰基片加上负偏压即可从等离子
92、体中吸引氩离子向基片轰击，实现离子镀。击，实现离子镀。击，实现离子镀。击，实现离子镀。2. 2.空心阴极离子镀有显著优点，可镀材料广泛，既可以镀空心阴极离子镀有显著优点，可镀材料广泛，既可以镀空心阴极离子镀有显著优点，可镀材料广泛，既可以镀空心阴极离子镀有显著优点，可镀材料广泛，既可以镀单质膜，也可以镀化合物膜。目前广泛用于镀制高速钢单质膜，也可以镀化合物膜。目前广泛用于镀制高速钢单质膜，也可以镀化合物膜。目前广泛用于镀制高速钢单质膜，也可以镀化合物膜。目前广泛用于镀制高速钢刀具刀具刀具刀具TiNTiN超硬膜超硬膜超硬膜超硬膜。66气相沉积技术课件67气相沉积技术课件在离子镀的过程中，若在真空
93、室中导入与金属蒸气起反应在离子镀的过程中，若在真空室中导入与金属蒸气起反应在离子镀的过程中，若在真空室中导入与金属蒸气起反应在离子镀的过程中，若在真空室中导入与金属蒸气起反应的气体，比如的气体，比如的气体，比如的气体，比如OO2 2、N N2 2、C C2 2HH2 2、CHCH4 4等代替等代替等代替等代替ArAr或掺在或掺在或掺在或掺在ArAr之中，之中，之中，之中，并用各种不同的放电方式，使金属蒸气和反应气体的分子、并用各种不同的放电方式，使金属蒸气和反应气体的分子、并用各种不同的放电方式，使金属蒸气和反应气体的分子、并用各种不同的放电方式，使金属蒸气和反应气体的分子、原子激活、离化，促
94、进其间的化学反应，在工件表面就可原子激活、离化，促进其间的化学反应，在工件表面就可原子激活、离化，促进其间的化学反应，在工件表面就可原子激活、离化，促进其间的化学反应，在工件表面就可以获得化合物镀层。这种方法称为活性反应离子镀以获得化合物镀层。这种方法称为活性反应离子镀以获得化合物镀层。这种方法称为活性反应离子镀以获得化合物镀层。这种方法称为活性反应离子镀2.42.4活性反应离子镀活性反应离子镀活性反应离子镀活性反应离子镀68气相沉积技术课件2.52.5多弧离子镀多弧离子镀多弧离子镀多弧离子镀BB多弧放电蒸发源是在多弧放电蒸发源是在多弧放电蒸发源是在多弧放电蒸发源是在7070年代由前苏联发展起
95、来的。美国在年代由前苏联发展起来的。美国在年代由前苏联发展起来的。美国在年代由前苏联发展起来的。美国在19801980年从苏联引进这种技术，至今欧美一些公司都在大力年从苏联引进这种技术，至今欧美一些公司都在大力年从苏联引进这种技术，至今欧美一些公司都在大力年从苏联引进这种技术，至今欧美一些公司都在大力发展多弧离子镀技术。发展多弧离子镀技术。发展多弧离子镀技术。发展多弧离子镀技术。BB多弧离子镀是采用电弧放电的方法，在固体的阴极靶材上多弧离子镀是采用电弧放电的方法，在固体的阴极靶材上多弧离子镀是采用电弧放电的方法，在固体的阴极靶材上多弧离子镀是采用电弧放电的方法，在固体的阴极靶材上直接蒸发金属，
96、这种装置不需要熔池。电弧的引燃是依靠直接蒸发金属，这种装置不需要熔池。电弧的引燃是依靠直接蒸发金属，这种装置不需要熔池。电弧的引燃是依靠直接蒸发金属，这种装置不需要熔池。电弧的引燃是依靠引弧阳极与阴极的触发，弧光放电仅仅在靶材表面的一个引弧阳极与阴极的触发，弧光放电仅仅在靶材表面的一个引弧阳极与阴极的触发，弧光放电仅仅在靶材表面的一个引弧阳极与阴极的触发，弧光放电仅仅在靶材表面的一个或几个密集的弧斑处进行。弧斑的直径在或几个密集的弧斑处进行。弧斑的直径在或几个密集的弧斑处进行。弧斑的直径在或几个密集的弧斑处进行。弧斑的直径在100100微米以下。弧微米以下。弧微米以下。弧微米以下。弧斑的典型电
97、流密度为斑的典型电流密度为斑的典型电流密度为斑的典型电流密度为 10105 510107 7A/cmA/cm2 2，温度高达，温度高达，温度高达，温度高达8000800040000K40000K。 69气相沉积技术课件70气相沉积技术课件多弧离子镀特点多弧离子镀特点多弧离子镀特点多弧离子镀特点从阴极直接产生等离子体，不用熔池，阴极靶可根据工件从阴极直接产生等离子体，不用熔池，阴极靶可根据工件从阴极直接产生等离子体，不用熔池，阴极靶可根据工件从阴极直接产生等离子体，不用熔池，阴极靶可根据工件形状在任意方向布置，使夹具大为简化形状在任意方向布置，使夹具大为简化形状在任意方向布置，使夹具大为简化形状
98、在任意方向布置，使夹具大为简化。设备结构简单，不需要工作气体。设备结构简单，不需要工作气体。设备结构简单，不需要工作气体。设备结构简单，不需要工作气体。入射粒子能量高，膜的致密度高，强度好，膜基界面产生入射粒子能量高，膜的致密度高，强度好，膜基界面产生入射粒子能量高，膜的致密度高，强度好，膜基界面产生入射粒子能量高，膜的致密度高，强度好，膜基界面产生原子扩散，结合强度高原子扩散，结合强度高原子扩散，结合强度高原子扩散，结合强度高。离化率高，一般可达离化率高，一般可达离化率高，一般可达离化率高，一般可达606080%80%。从应用角度讲，多弧离子。从应用角度讲，多弧离子。从应用角度讲，多弧离子。
99、从应用角度讲，多弧离子镀的突出优点是蒸镀速率快，镀的突出优点是蒸镀速率快，镀的突出优点是蒸镀速率快，镀的突出优点是蒸镀速率快，TiNTiN膜可达膜可达膜可达膜可达10101000nm/s1000nm/s。采用低压电源工作，较为安全采用低压电源工作，较为安全采用低压电源工作，较为安全采用低压电源工作，较为安全71气相沉积技术课件第五节第五节 化学气相沉积化学气相沉积:化化化化学学学学气气气气相相相相沉沉沉沉积积积积(Chemical(ChemicalVaporVaporDeposition,Deposition,CVD)CVD)：在在在在相相相相当当当当高高高高的的的的温温温温度度度度下下下下，
100、混混混混和和和和气气气气体体体体与与与与基基基基体体体体的的的的表表表表面面面面相相相相互互互互作作作作用用用用，使使使使混混混混和和和和气气气气体体体体中中中中的的的的某某某某些些些些成成成成分分分分分解，并在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层。分解，并在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层。分解，并在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层。分解，并在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层。:通常通常通常通常CVDCVD的反应温度范围大约的反应温度范围大约的反应温度范围大约的反应温度范围大约90090020002000，取决于沉积物的特性。，取决于沉积物的特性。，取决于
101、沉积物的特性。，取决于沉积物的特性。:中温中温中温中温CVDCVD（MTCVDMTCVD）的典型反应温度大约）的典型反应温度大约）的典型反应温度大约）的典型反应温度大约500500800800，它通常是，它通常是，它通常是，它通常是通过金属有机化合物在较低温度的分解来实现的，所以又称金属有通过金属有机化合物在较低温度的分解来实现的，所以又称金属有通过金属有机化合物在较低温度的分解来实现的，所以又称金属有通过金属有机化合物在较低温度的分解来实现的，所以又称金属有机化合物机化合物机化合物机化合物CVD(Metal-organicChemicalVaporDeposition,CVD(Metal-o
102、rganicChemicalVaporDeposition, MOCVD)MOCVD)。:等离子体增强等离子体增强等离子体增强等离子体增强CVD(plasmaenhancedchemicalvapordepositionCVD(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，PECVD)PECVD):激光诱导激光诱导激光诱导激光诱导CVD(LaserCVD(Laserinducedchemicalvapordeposition,inducedchemicalvapordeposition, LICVD)LICVD)72气相沉积技术课件一.CVD原理(1)热分解反应：
103、热分解反应：SiH4Si+2H2(2)还原反应：还原反应：SiCl4+2H2Si+4HCl(3)氧化反应：氧化反应：SiH4+O2SiO2+2H2(4)水解反应：水解反应：2AlCl33CO23H2Al2O36HCl3CO(5)氮化反应或氨解反应：氮化反应或氨解反应：3SiH44NH3Si3N412H273气相沉积技术课件(6)碳化反应：碳化反应：TiCl4CH4TiC4HCl(7)歧化反应：歧化反应：2SiI2SiSiI4(8)合成反应：合成反应：(CH3)3GaAsH3GaAs3CH4(9)基体反应：基体反应：Ti2BCl33H2TiB26HCl74气相沉积技术课件(10)等离子体激发反应
104、：等离子体激发反应：用等离子体放电使反应气体活化，可以在较用等离子体放电使反应气体活化，可以在较低温度下成膜。低温度下成膜。(11)光激发反应：光激发反应：如在如在SiH-O2反应系中使用水银蒸气为感光物反应系中使用水银蒸气为感光物质，用紫外线照射，可在质，用紫外线照射，可在100左右制备硅左右制备硅氧化物。氧化物。(12)激光激发反应：激光激发反应：如有机金属化合物在激光激发下有如有机金属化合物在激光激发下有W(CO)6W+6CO75气相沉积技术课件CVDCVD过程过程过程过程反应气体扩散至工件表面；反应气体扩散至工件表面； 1 1反应气体分子被基材表面吸附；反应气体分子被基材表面吸附； 2
105、 2在基材表面产生化学反应，形核等；在基材表面产生化学反应，形核等； 3 3生成物由表面解吸；生成物由表面解吸； 4 4生成物从基材表面扩散离开。生成物从基材表面扩散离开。 5 576气相沉积技术课件CVDCVD的特点的特点的特点的特点在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而沉积固体；相化学反应而沉积固体；可以在大气压可以在大气压(常压常压)或者低于大气压或者低于大气压(低压低压)下进行沉下进行沉积。一般说低压效果要好一些；积。一般说低压效果要好一些；采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化学反采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化
106、学反应，使沉积可在较低的温度下进行；应，使沉积可在较低的温度下进行；镀层的化学成分可以改变，从而获得梯度沉积物或镀层的化学成分可以改变，从而获得梯度沉积物或者得到混和镀层；者得到混和镀层；77气相沉积技术课件可以控制镀层的密度和纯度；可以控制镀层的密度和纯度；绕镀性好，可在复杂形状的基体上以及颗粒材绕镀性好，可在复杂形状的基体上以及颗粒材料上镀制；料上镀制；气流条件通常是层流的，在基体表面形成厚的气流条件通常是层流的，在基体表面形成厚的边界层；边界层；沉积层通常具有柱状晶结构，不耐弯曲。但通沉积层通常具有柱状晶结构，不耐弯曲。但通过各种技术对化学反应进行气相扰动，可以得过各种技术对化学反应进行
107、气相扰动，可以得到细晶粒的等轴沉积层；到细晶粒的等轴沉积层；可以形成多种金属、合金、陶瓷和化合物层。可以形成多种金属、合金、陶瓷和化合物层。78气相沉积技术课件二.CVD技术分类和简介CVDCVD技术分类技术分类技术分类技术分类|分来方法有很多分来方法有很多分来方法有很多分来方法有很多：激发方式、反应室压力、反应温度、：激发方式、反应室压力、反应温度、：激发方式、反应室压力、反应温度、：激发方式、反应室压力、反应温度、源物质、主要特征源物质、主要特征源物质、主要特征源物质、主要特征|按照主要特征进行综合分类：热激发按照主要特征进行综合分类：热激发按照主要特征进行综合分类：热激发按照主要特征进行
108、综合分类：热激发CVDCVDCVDCVD、低压、低压、低压、低压CVDCVDCVDCVD、MOCVDMOCVDMOCVDMOCVD、PECVDPECVDPECVDPECVD，LICVDLICVDLICVDLICVD等等等等等等等等79气相沉积技术课件（1） MOCVD将将或或族金属有机化合物与族金属有机化合物与或或族元素的氢化物相族元素的氢化物相混合后通入反应腔，混合气体流经加热的衬底表面时，混合后通入反应腔，混合气体流经加热的衬底表面时，在衬底表面发生热分解反应，并外延生长成化合物单晶在衬底表面发生热分解反应，并外延生长成化合物单晶薄膜。薄膜。80气相沉积技术课件(1)气体操作系统气体操作系
109、统(气体操作系统包括控制气体操作系统包括控制族金属有机源和族金属有机源和V族氢化物源的气族氢化物源的气流及其混合物所采用的所有的阀门、泵以及各种设备和管路流及其混合物所采用的所有的阀门、泵以及各种设备和管路(最重要的是对通入反应室进行反应的原材料的量进行精确控最重要的是对通入反应室进行反应的原材料的量进行精确控制的部分。主要包括对流量进行控制的质量流量控制计制的部分。主要包括对流量进行控制的质量流量控制计（MFC），对压力进行控制的压力控制器（），对压力进行控制的压力控制器（PC）和对金属）和对金属有机源实现温度控制的水浴恒温槽（有机源实现温度控制的水浴恒温槽（ThormalBath）。）。M
110、OCVD系统81气相沉积技术课件(2)反应室反应室u反应室是反应室是MOCVD生长系统的核心组成部分，反应室的设计生长系统的核心组成部分，反应室的设计对生长的效果有至关重要的影响。对生长的效果有至关重要的影响。u不同的不同的MOCVD设备的生产厂家对反应室的设计也有所不同。设备的生产厂家对反应室的设计也有所不同。但是，最终的目的是相同的，即避免在反应室中出现离壁射但是，最终的目的是相同的，即避免在反应室中出现离壁射流和湍流的存在，保证只存在层流，从而实现在反应室内的流和湍流的存在，保证只存在层流，从而实现在反应室内的气流和温度的均匀分布，有利于大面积均匀生长。气流和温度的均匀分布，有利于大面积
111、均匀生长。82气相沉积技术课件(3)加热系统加热系统MOCVD系统中衬底的加热方式主要有三种：射频加热，红系统中衬底的加热方式主要有三种：射频加热，红外辐射加热和电阻加热。外辐射加热和电阻加热。在射频加热方式中，石墨的基座被射频线圈通过诱导耦合加在射频加热方式中，石墨的基座被射频线圈通过诱导耦合加热。这种加热形式在大型的反应室中经常采用，但是通常系热。这种加热形式在大型的反应室中经常采用，但是通常系统过于复杂。统过于复杂。为了避免系统的复杂性，在稍小的反应室中，通常采用红外为了避免系统的复杂性，在稍小的反应室中，通常采用红外辐射加热方式。卤钨灯产生的热能被转化为红外辐射能，石辐射加热方式。卤钨
112、灯产生的热能被转化为红外辐射能，石墨的基座吸收这种辐射能并将其转化回热能。墨的基座吸收这种辐射能并将其转化回热能。在电阻加热方式中，热能是由通过金属基座中的电流流动来在电阻加热方式中，热能是由通过金属基座中的电流流动来提供的。提供的。83气相沉积技术课件(4)尾气处理系统尾气处理系统由于由于MOCVD系统中所采用的大多数源均易燃易爆，其中的系统中所采用的大多数源均易燃易爆，其中的氢化物源又有剧毒，因此，必须对反应过后的尾气进行处理。氢化物源又有剧毒，因此，必须对反应过后的尾气进行处理。通常采用的处理方式是将尾气先通过微粒过滤器去除其中的通常采用的处理方式是将尾气先通过微粒过滤器去除其中的微粒（
113、如微粒（如P等）后，再将其通入气体洗涤器（等）后，再将其通入气体洗涤器（Scrubber）采）采用解毒溶液进行解毒用解毒溶液进行解毒。另外一种解毒的方式是采用燃烧室。在燃烧室中包括一个高另外一种解毒的方式是采用燃烧室。在燃烧室中包括一个高温炉，可以在温炉，可以在9001000下，将尾气中的物质进行热解和下，将尾气中的物质进行热解和氧化，从而实现无害化。氧化，从而实现无害化。反应生成的产物被淀积在石英管的内壁上，可以很容易去除反应生成的产物被淀积在石英管的内壁上，可以很容易去除。84气相沉积技术课件沉积温度低沉积温度低能沉积单晶、多晶、非晶的多层膜和超薄层、原子层薄膜能沉积单晶、多晶、非晶的多层
114、膜和超薄层、原子层薄膜可以大规模、低成本的制备复杂组分的薄膜和化合物半导体可以大规模、低成本的制备复杂组分的薄膜和化合物半导体材料材料可以在不同的基材表面沉积可以在不同的基材表面沉积用于生长化合物半导体材料的各组分和掺杂剂都是以气态的用于生长化合物半导体材料的各组分和掺杂剂都是以气态的方式通入反应室，因此，可以通过精确控制气态源的流量和方式通入反应室，因此，可以通过精确控制气态源的流量和通断时间来控制外延层的组分、掺杂浓度、厚度等通断时间来控制外延层的组分、掺杂浓度、厚度等使用较灵活，工艺通用性广。使用较灵活，工艺通用性广。MOCVD的优点85气相沉积技术课件（2） PECVDPECVD是借助
115、微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。PECVD技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态一系
116、列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。薄膜。86气相沉积技术课件采用采用PECVD技术制备薄膜材料时，薄膜的生长主要包含技术制备薄膜材料时，薄膜的生长主要包含以下三个基本过程：以下三个基本过程：在非平衡等离子体中，电子与反应气体发生初级反应，在非平衡等离子体中，电子与反应气体发生初级反应，在非平衡等离子体中，电子与反应气体发生初级反应，在非平衡等离子体中，电子与反应气体发生初级反应，使得反应气体发生分解，形成离子和活性基团的混合物使得反应气体发生分解，形成离子和活性基团的混合物使得反应气体发生分解，形成离子和活性基团的混合物使得反应气体发生分解，形成离子和活性基团的混合物各种活性基
117、团向薄膜生长表面和管壁扩散输运，同时发各种活性基团向薄膜生长表面和管壁扩散输运，同时发各种活性基团向薄膜生长表面和管壁扩散输运，同时发各种活性基团向薄膜生长表面和管壁扩散输运，同时发生各反应物之间的次级反应；生各反应物之间的次级反应；生各反应物之间的次级反应；生各反应物之间的次级反应；到达生长表面的各种初级反应和次级反应产物被吸附并到达生长表面的各种初级反应和次级反应产物被吸附并到达生长表面的各种初级反应和次级反应产物被吸附并到达生长表面的各种初级反应和次级反应产物被吸附并与表面发生反应，同时伴随有气相分子物的再放出与表面发生反应，同时伴随有气相分子物的再放出与表面发生反应，同时伴随有气相分子
118、物的再放出与表面发生反应，同时伴随有气相分子物的再放出87气相沉积技术课件PECVDPECVD特点特点特点特点vPECVDPECVD方法区别于其它方法区别于其它CVDCVD方法的特点在于等离子体中含有方法的特点在于等离子体中含有大量高能量的电子，它们可以提供化学气相沉积过程所需大量高能量的电子，它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分的激活能。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基团，因而显著降低团，因而显著降低CVDCVD薄膜沉积的温度范围，使得原来
119、需薄膜沉积的温度范围，使得原来需要在高温下才能进行的要在高温下才能进行的CVDCVD过程得以在低温下实现。过程得以在低温下实现。vPECVDPECVD的一个基本特征是实现了薄膜沉积工艺的低温化的一个基本特征是实现了薄膜沉积工艺的低温化（450450）。因此带来的好处：）。因此带来的好处：节省能源，降低成本；提节省能源，降低成本；提高产能；减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减高产能；减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减88气相沉积技术课件PECVDPECVD种类种类种类种类(1)(1)直接式直接式直接式直接式基片位于一个电极上，直接接触等离子体（低频基片位于一个电极上，直接接触等离子体（低频基片位于
120、一个电极上，直接接触等离子体（低频基片位于一个电极上，直接接触等离子体（低频放电放电放电放电10-500kHz10-500kHz或高频或高频或高频或高频13.56MHz13.56MHz）89气相沉积技术课件PECVDPECVD种类种类种类种类(2)(2)间接式间接式间接式间接式基片不接触激发电极（如基片不接触激发电极（如基片不接触激发电极（如基片不接触激发电极（如2.45GHz2.45GHz微波激发等离微波激发等离微波激发等离微波激发等离子）。子）。子）。子）。90气相沉积技术课件PECVD最早用有机硅化合物在半导体基材上制备最早用有机硅化合物在半导体基材上制备SiO2，后广发用于半导体工业，
121、制备后广发用于半导体工业，制备Si3N4、Si、SiC等等在金属、陶瓷、玻璃等基材上制备保护膜、强化膜、修饰在金属、陶瓷、玻璃等基材上制备保护膜、强化膜、修饰膜、功能膜。膜、功能膜。制备聚合物膜。制备聚合物膜。制备金刚石膜、立方氮化硼膜。制备金刚石膜、立方氮化硼膜。应用91气相沉积技术课件（3） LICVDLICVD是在是在CVD过程中利用激光束的光子能量激发和促过程中利用激光束的光子能量激发和促进化学反应的薄膜沉积方法。通常采用准分子激光器的进化学反应的薄膜沉积方法。通常采用准分子激光器的紫外光，波长在紫外光，波长在157nm和和350nm之间。之间。&与常规与常规与常规与常规CVDCVD相
122、比：大大降低基材的温度，纺防止基材相比：大大降低基材的温度，纺防止基材相比：大大降低基材的温度，纺防止基材相比：大大降低基材的温度，纺防止基材中杂质分布受到破坏，可在不能承受高温的基材上成中杂质分布受到破坏，可在不能承受高温的基材上成中杂质分布受到破坏，可在不能承受高温的基材上成中杂质分布受到破坏，可在不能承受高温的基材上成膜。膜。膜。膜。&与与与与PECVDPECVD相比：可避免高能粒子辐照在薄膜中造成相比：可避免高能粒子辐照在薄膜中造成相比：可避免高能粒子辐照在薄膜中造成相比：可避免高能粒子辐照在薄膜中造成的损伤的损伤的损伤的损伤92气相沉积技术课件第六节第六节 分子束外延分子束外延:分分
123、分分子子子子束束束束外外外外延延延延(Molecular(MolecularBeamBeamEpitaxyEpitaxy, ,MBE)MBE)是是是是在在在在超超超超高高高高真真真真空空空空条条条条件件件件下下下下，精精精精确确确确控控控控制制制制蒸蒸蒸蒸发发发发源源源源给给给给出出出出的的的的中中中中性性性性分分分分子子子子束束束束流流流流强强强强度度度度，在基片上外延成膜的技术。在基片上外延成膜的技术。在基片上外延成膜的技术。在基片上外延成膜的技术。 93气相沉积技术课件一. MBE主要特点严格按照原子层逐层生长严格按照原子层逐层生长严格按照原子层逐层生长严格按照原子层逐层生长薄膜晶体生长
124、过程是在非平衡条件下完成的、受基片的动力薄膜晶体生长过程是在非平衡条件下完成的、受基片的动力薄膜晶体生长过程是在非平衡条件下完成的、受基片的动力薄膜晶体生长过程是在非平衡条件下完成的、受基片的动力学制约的外延生长学制约的外延生长学制约的外延生长学制约的外延生长是在超高真空下进行的干式工艺，杂质混入少，表面清洁是在超高真空下进行的干式工艺，杂质混入少，表面清洁是在超高真空下进行的干式工艺，杂质混入少，表面清洁是在超高真空下进行的干式工艺，杂质混入少，表面清洁低温生长低温生长低温生长低温生长生长速度慢，能够严格控制杂质和组分浓度，并同时控制几生长速度慢，能够严格控制杂质和组分浓度，并同时控制几生长
125、速度慢，能够严格控制杂质和组分浓度，并同时控制几生长速度慢，能够严格控制杂质和组分浓度，并同时控制几个蒸发源和基片的温度，外延膜质量好，面积大而均匀个蒸发源和基片的温度，外延膜质量好，面积大而均匀个蒸发源和基片的温度，外延膜质量好，面积大而均匀个蒸发源和基片的温度，外延膜质量好，面积大而均匀缺点：生长时间长，表面缺陷密度大，设备价格昂贵，分析缺点：生长时间长，表面缺陷密度大，设备价格昂贵，分析缺点：生长时间长，表面缺陷密度大，设备价格昂贵，分析缺点：生长时间长，表面缺陷密度大，设备价格昂贵，分析仪器易受蒸气分子污染。仪器易受蒸气分子污染。仪器易受蒸气分子污染。仪器易受蒸气分子污染。94气相沉积技术课件二. MBE装置95气相沉积技术课件96气相沉积技术课件97气相沉积技术课件三. MBE过程98气相沉积技术课件99气相沉积技术课件
