物理气相沉积PVD学习教案.pptx

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1、会计学1物理物理(wl)气相沉积气相沉积PVD第一页，共41页。1.1.物理物理物理物理(wl(wl)基础基础基础基础（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(sh yn)(sh yn)：蒸发源：蒸发源：蒸发源：蒸发源基片上；基片上；基片上；基片上；沉积：沉积：沉积：沉积：VS VS；重新排列：淀积粒子在基片上重新排列或键合重新排列：淀积粒子在基片上重新排列或键合重新排列：淀积粒子在基片上重新排列或键合重新排列：淀积粒子在基片上重新排列或键合 蒸发淀积蒸发淀积蒸发淀积蒸发淀积不平衡过程

2、；不平衡过程；不平衡过程；不平衡过程；恒定条件恒定条件恒定条件恒定条件高质量膜。高质量膜。高质量膜。高质量膜。第2页/共41页第二页，共41页。（2 2）封闭）封闭）封闭）封闭(fngb)(fngb)体系内的体系内的体系内的体系内的PTPT关系：关系：关系：关系：积分(jfn)：（1）（2）第3页/共41页第三页，共41页。图几种材料的蒸气(zhn q)压温度曲线 第4页/共41页第四页，共41页。（3 3）蒸发）蒸发）蒸发）蒸发(zhngf)(zhngf)速率和凝结速率速率和凝结速率速率和凝结速率速率和凝结速率 蒸发蒸发蒸发蒸发(zhngf)(zhngf)(zhngf)(zhngf)速率速率

3、速率速率NeNeNeNe：热平衡条件下，单位时间内，从蒸发热平衡条件下，单位时间内，从蒸发热平衡条件下，单位时间内，从蒸发热平衡条件下，单位时间内，从蒸发(zhngf)(zhngf)(zhngf)(zhngf)源每单位面积上射出的平均原子数。源每单位面积上射出的平均原子数。源每单位面积上射出的平均原子数。源每单位面积上射出的平均原子数。（1/cm2s1/cm2s1/cm2s1/cm2s）成立条件：成立条件：成立条件：成立条件：SSSS几个几个几个几个cm2cm2cm2cm2，且，且，且，且P1PaP1PaP1PaP 表面吸附气体的物理吸附能表面吸附气体的物理吸附能表面吸附气体的物理吸附能表面吸

4、附气体的物理吸附能(0.1(0.10.5eV)0.5eV)，4.4.化学化学化学化学(huxu)(huxu)吸附能吸附能吸附能吸附能(l(l10eV)10eV)，因而还能起清洗，因而还能起清洗，因而还能起清洗，因而还能起清洗作用；作用；作用；作用；5.5.这样的离子能量还可以避免膜层因严重溅射而变得这样的离子能量还可以避免膜层因严重溅射而变得这样的离子能量还可以避免膜层因严重溅射而变得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糙和降低镀膜速率；表面粗糙和降低镀膜速率；表面粗糙和降低镀膜速率；表面粗糙和降低镀膜速率；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

5、TiNTiN仿金装饰仿金装饰(zhungsh)(zhungsh)膜膜 镀镀TiNTiN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 3倍以上，倍以上，甚至有高达数十倍。甚至有高达数十倍。第36页/共41页第三十六页，共41页。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：引弧阳极与阴极的触发；电弧引燃：引弧阳极与阴极的触发；电弧引燃：引弧阳极与阴极的触发；电弧引燃：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(zhjng)(zhjng)：0.010.01100m100m；弧斑移动速率：弧斑移动速率：弧

6、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，但整个靶材由于加以水冷，温度只有尽管弧斑的温度很高，但整个靶材由于加以水冷，温度只有尽管弧斑的温度很高，但整个靶材由于加以水冷，温度只有尽管弧斑的温度很高，但整个靶材由于加以水冷，温度只有50502020。可以认为是冷阴极。可以认为是冷阴极。可以认为是冷阴极。可以认为是冷阴极。优点：生产效率高，冷阴极，可保证膜与靶材成分一致；优点：生产效率高，冷阴极，可保证膜与靶材成分一致；优点：生产效率高，冷阴极，可保证膜与靶材

7、成分一致；优点：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：膜层粗糙，结构疏松，孔穴多，耐蚀性差。缺点：膜层粗糙，结构疏松，孔穴多，耐蚀性差。缺点：膜层粗糙，结构疏松，孔穴多，耐蚀性差。缺点：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图第37页/共41页第三十七页，共41页。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：一个进行溅射镀膜，一个进行溅射镀膜，一个进行溅射镀膜，一个进行溅射镀膜，另一个直接另一个直接另一个直接

8、另一个直接(zhji)(zhji)轰击基轰击基轰击基轰击基片。片。片。片。这种镀膜技术实质上是以离这种镀膜技术实质上是以离这种镀膜技术实质上是以离这种镀膜技术实质上是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8.2.18 双离子束镀膜装置第38页/共41页第三十八页，共41页。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，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；可以在低温下进行，所成的膜质量很好；可以精确控制入射离子的能量大小，束流强度和时间等，故这种成膜技术将成为(chngwi)研究薄膜改性的良好工艺手段。与离子束沉积成膜相比，离子注入成膜法使用的离子束能量要大得多，约为20400KeV，束流强度通常在几十至几千A；束流强度越大，注入效率越高，成膜也就越快。第39页/共41页第三十九页，共41页。谢谢 谢！谢！第40页/共41页第四十页，共41页。感谢您的观看(gunkn)！第41页/共41页第四十一页，共41页。