薄膜的屋里氣相沉積演示文稿

薄膜的屋里氣相沉積演示文稿當(dāng)前第1頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)（優(yōu)選）薄膜的屋里氣相沉積當(dāng)前第2頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)濺射鍍膜的特點(diǎn)（1）對(duì)于任何待鍍材料，只要能作成靶材，就可實(shí)現(xiàn)濺射（2）濺射所獲得的薄膜與基片結(jié)合較好（3）濺射所獲得的薄膜純度高，致密性好（4）濺射工藝可重復(fù)性好，可以在大面積襯底上獲得厚度均勻的薄膜當(dāng)前第3頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)一、輝光放電的物理基礎(chǔ)靶材是需要被濺射的物質(zhì)，作為

陰極，相對(duì)作為陽極并接地的真空室處于一定的負(fù)電位輝光放電過程中，將產(chǎn)生Ar離子，陰極材料原子，二次電子，光子等當(dāng)前第4頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)

直流濺射趁機(jī)裝置的制圖當(dāng)前第5頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)4.2物質(zhì)的濺射現(xiàn)象合金的濺射和沉積：濺射法的優(yōu)點(diǎn)所制備的薄膜的化學(xué)成分與靶材基本一致。自動(dòng)補(bǔ)償效應(yīng)：濺射產(chǎn)額高的物質(zhì)已經(jīng)貧化，濺射速率下降，而濺射產(chǎn)額低的物質(zhì)得到富集，濺射速率上升。當(dāng)前第6頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)一、直流濺射裝置及特性濺射氣壓1.3-13Pa，太低和太高都不利于薄膜的形成。陰-陽極距離適中，大約為陰極暗區(qū)的2倍濺射電壓1-5KV。靶材必須為金屬。為保證薄膜的均勻性，陰極平面面積大約為襯底的2倍。當(dāng)前第7頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)一、直流濺射裝置及特性工作原理：當(dāng)加上直流電壓后，輝光放電開始，正離子打擊靶面，靶材表面的中性原子濺射出，這些原子沉積在襯底上形成薄膜。在離子轟擊靶材的同時(shí)，也有大量二次電子從陰極靶發(fā)射出來，被電場(chǎng)加速向襯底運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，與氣體原子碰撞又產(chǎn)生更多的離子，更多的離子轟擊靶材又釋放出更多的電子，從而使輝光放電達(dá)到自持。當(dāng)前第8頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)一、直流濺射裝置及特性氣體壓強(qiáng)太低或陰-陽極距離太短，二次電子達(dá)到陽極之前不能有足夠多的離化碰撞發(fā)生。反之所產(chǎn)生的離子會(huì)因非彈性碰撞而減速，打擊靶材時(shí)不會(huì)產(chǎn)生足夠的二次電子。另外濺射出來的靶材原子在飛向襯底的過程中將會(huì)受到過多散射，在襯底上的沉積速率反而下降。直流濺射若要保持一定的濺射速率，就必須一定的工作電流，要求靶材為金屬靶。若是導(dǎo)電性差的靶材，在離子轟擊過程中，正電荷便會(huì)積累在靶材表面。當(dāng)前第9頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)二、射頻濺射裝置及特性射頻電源的頻率13.56MHz射頻濺射電壓1-2KV射頻濺射系統(tǒng)需要在電源與放電室間配備阻抗匹配網(wǎng)。在射頻濺射系統(tǒng)中，襯底接地，以避免不希望的射頻電壓在襯底表面出現(xiàn)。靶材可以是絕緣體、金屬、半導(dǎo)體等。當(dāng)前第10頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)二、射頻濺射裝置及特性工作原理在射頻濺射系統(tǒng)中，射頻電勢(shì)加在位于絕緣靶下面的金屬電極上，在射頻電場(chǎng)作用下，在兩電極間振蕩運(yùn)動(dòng)的電子具有足夠高的能量產(chǎn)生離化碰撞，從而使放電達(dá)到自持，陰極濺射的二次電子不再重要。由于電子比離子具有較高的遷移率，相對(duì)于負(fù)半周期，正半周期內(nèi)將有更多的電子到達(dá)絕緣靶表面，而靶變成負(fù)的自偏壓。它將在表面附近排斥電子，吸引正離子，使離子轟擊靶，產(chǎn)生濺射。當(dāng)前第11頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)二、射頻濺射裝置及特性電源與電極間有電容存在，隔絕電荷流通的路徑，自發(fā)產(chǎn)生負(fù)的自偏壓的過程與靶材是絕緣體和金屬無關(guān)。射頻電壓周期性地改變每個(gè)電極的電位，因而每個(gè)電極都可能因自偏壓效應(yīng)而受到離子轟擊。實(shí)際解決的辦法將樣品臺(tái)和真空室接地，形成一個(gè)面積很大的電極，降低該極的自偏壓鞘層電壓。當(dāng)前第12頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)三、磁控濺射裝置及特性磁場(chǎng)的作用使電子不再做平行直線運(yùn)動(dòng)，而是圍繞磁力線做螺旋運(yùn)動(dòng)，這就意味著電子的運(yùn)動(dòng)路徑由于磁場(chǎng)的作用而大幅度地增加，從而有效地提高了氣體的離化效率和薄膜的沉積速率。磁控濺射比直流和射頻濺射的沉積速率高很多。原因：

1、磁場(chǎng)中電子的電離效率提高

2、在較低氣壓下（0.1Pa)濺射原子被散射的幾率減小提高了入射到襯底上的原子的能量，從而提高薄膜的質(zhì)量。當(dāng)前第13頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)三、磁控濺射裝置及特性

當(dāng)前第14頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)三、磁控濺射裝置及特性

當(dāng)前第15頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)三、磁控濺射裝置及特性

當(dāng)前第16頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)4.3濺射沉積裝置

四、反應(yīng)濺射裝置及特性在存在反應(yīng)氣體的情況下，濺射靶材時(shí)，靶材料與反應(yīng)氣體反應(yīng)形成化合物，這種在沉積的同時(shí)形成化合物的濺射稱為反應(yīng)濺射。利用化合物直接作為靶材濺射生長(zhǎng)薄膜時(shí)，可能薄膜與靶材的成分偏離，如制備氧化物薄膜時(shí)，會(huì)造成氧含量偏低，這時(shí)可在濺射氣體中通入適量的氧氣。當(dāng)前第17頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)四、反應(yīng)濺射裝置及特性當(dāng)前第18頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)四、反應(yīng)濺射裝置及特性

當(dāng)前第19頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)四、反應(yīng)濺射裝置及特性采用純金屬作為靶材，通入不同的反應(yīng)氣體，沉積不同的薄膜。如：氧化物：ZnO，Al2O3，SiO2，In2O3，SnO2等(反應(yīng)氣體O2）碳化物：SiC，WC，TiC等(反應(yīng)氣體CH4）氮化物：BN，F(xiàn)eNTiN，AlN，Si3N4等(反應(yīng)氣體N2）硫化物：CdS，ZnS，CuS等(反應(yīng)氣體H2S）化合物：Ti-Si-N,Fe-B-Si,YBa2Cu3O7當(dāng)前第20頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)4.3濺射沉積裝置

五、偏壓濺射裝置及特性

偏壓濺射是在一般濺射的基礎(chǔ)上，在襯底與靶材間加一定的偏壓，以改變?nèi)肷潆x子能量和離子數(shù)，達(dá)到改善薄膜的結(jié)構(gòu)和性能。如圖所示，改變偏壓可改變Ta薄膜的電阻率。當(dāng)前第21頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)濺射制備的Ta薄膜的電阻率隨偏壓的變化當(dāng)前第22頁\共有25頁\編于星期六\10點(diǎn)