五物理气相沉积.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,5.0,物理气相沉积,,5.1,、真空蒸发法,,5.2,、蒸发源,,5.3,、气体辉光放电,,5.4,、溅射,第五章 物理气相沉积,,1,,5.0.1,物理气相沉积,,5.0.2,薄膜生长,,5.0.3,真空的获得,5.0,物理气相沉积,(Physical Vapor Deposition),2,,PVD,通常指满足下面三个步骤的薄膜生长技术,:,1,、所生长的材料,以物理方式,由固体转化为气体；,,2,、生长材料的蒸气,经过一个低压区域到达衬底,；,,3,、蒸气,在衬底表面上凝结,，形成薄膜5.0.1,物理气相沉积,(PVD),3,,PVD,的物理原理,块状材料,(,靶材,),扩散、吸附、凝结成薄膜,物质输运,,能量输运,能量,衬底,4,,残留气体对薄膜生长的影响,生长材料的分子,残留气体的分子,残留气体在衬底上,,形成一单原子层所需时间,Pressure (Torr),Time,,10,-4,0.02 s,,10,-5,0.2 s,,10,-6,2 s,,10,-7,20 s,,10,-8,3 min,,10,-9,35 min,,10,-10,6 hr,,10,-11,3 days,Substrate,5,,PVD,的一般特性,物理吸附,,比外延生长速率快很多,,衬底与薄膜材料，可异质生长,,厚度范围,:,,典型薄膜：,~nm ─ ~,μ,m,,也可以生长更厚的膜,6,,PVD,生长条件,高真空,,高纯材料,,清洁和光滑的衬底表面,,提供能量的能源,7,,5.0.2,薄膜生长,超薄膜：,~10 nm,,薄膜：,50 nm─1,,m,,中间范围：,1,,m ─ ~10,,m,,厚膜：,~10,,m ─ ~100,,m,单晶薄膜：外延生长,GaAs,薄膜,,多晶薄膜：,ZnO,ITO,,无序薄膜：,a-Si,SiO,2,按厚度,:,按结构,:,,薄膜分类,8,,在薄膜生长过程中，由于衬底与薄膜的,晶格失配度和表面能与界面能,不同，其生长模式也不同。

薄膜生长,9,,三种生长模式,晶格匹配,体系的,二维层状,(,平面,),生长,,Frank-van der Merwe (FVDM) Mode,,Layer by Layer ( 2D ),衬底,衬底,衬底,大晶格失配,和较,小界面能,材料体系由,层状过渡到岛状,生长,,Stranski-Krastanov (SK) Mode,,Layer Plus Island Growth( 2D-3D ),大晶格失配,和,大界面能,材料体系的,三维岛状,生长,,Volmer-Weber (VW) Mode,,Island Growth ( 3D ),10,,5.0.3,真空的获得,11,,12,,13,,n –,气体分子的密度,,v –,平均速度,14,,15,,16,,常用真空泵的工作压强范围及起动压强,真空泵种类,工作压强范围（,Pa,）,起动压强（,Pa,）,活塞式真空泵,,旋片式真空泵,,水环式真空泵,,罗茨真空泵,,涡轮分子泵,,水蒸气喷射泵,,油扩散泵,,油蒸气喷射泵,,分子筛吸附泵,,溅射离子泵,,钛升华泵,,锆铝吸气剂泵,,低温泵,1×10,5,—1.3×10,2,,1×10,5,—6.7×10,-1,,1×10,5,—2.7×10,3,,1.3×10,3,—1.3,,1.3—1.3×10,-5,,1×10,5,—1.3×10,-1,,1.3×10,-2,—1.3×10,-7,,1.3×10—1.3×10-,2,,1×10,5,—1.3×10,-1,,1.3×10,-3,—1.3×10,-9,,1.3×10,-2,—1.3×10,-9,,1.3×10—1.3×10,-11,,1.3—1.3×10,-11,1×10,5,,1×10,5,,1×10,5,,1.3×10,3,,1.3,,1×10,5,,1.3×10,,<1.3×10,5,,1×10,5,,6.7×10,-1,,1.3×10,-2,,1.3×10,,1.3—1.3×10,-1,17,,18,,常用真空泵的汉语拼音代号及名称,代 号,名 称,代 号,名 称,W,往复真空泵,Z,油扩散喷射泵（油增压泵）,D,定片真空泵,S,升华泵,X,旋片真空泵,LF,复合式离子泵,H,滑阀真空泵,GL,锆铝吸气剂泵,ZJ,罗茨真空泵,DZ,制冷机低温泵,YZ,余摆线真空泵,DG,灌注式低温泵,L,溅射离子泵,IF,分子筛吸附泵,XD,单级多旋片式真空泵,SZ,水环泵,F,分子泵,PS,水喷射泵,K,油扩散真空泵,P,水蒸气喷射泵,19,,20,,旋片式机械泵原理,旋片式机械泵通常由,转子、定子、旋片,等结构构成。

偏心转子,置于定子的圆柱形空腔,内切,位置上，空腔上连接进气管和出气阀门转子中镶有两块旋片，旋片间用弹簧连接，使旋片紧压在定子空腔的内壁上，转子的转动是由马达带动的 定子置于油箱中，油起到密切、润滑与冷却的作用21,,当转子顺时针转动时，空气由被抽容器通过进气管被吸入，旋片随着转子的转动使与进气管相连的区域不断扩大，而气体就不断地被吸入当转子达到一定位置时，另一旋片把被吸入气体的区域与被抽容器隔开，并将气体压缩，直到压强增大到可以顶开出气口的活塞阀门而被排出泵外，转子的不断转动使气体不断地从被抽容器中抽出旋片式机械泵原理,22,,热退火：,T,，,t,,消除晶格损伤,,使注入的杂质进入晶格位置以实现电激活,,热退火中的扩散效应,：杂质分布展宽，偏离注入时杂质分布,,快速退火,：脉冲激光、脉冲电子束与离子束、扫描电子束、连续波激光以及非相干宽带光源等特点：瞬时，某个区域加热到所需要温度，,,退火时间短,(10,-3,-10,2,秒,),上节课内容小结,23,,♣,气体系统,,特殊的传送系统来操作危险气体；用氩气来净化系统及校准离子束♣,电控系统,,高压系统（离子能量，从而控制结深）；射频系统（一些离子源需要用射频电源来产生离子）。

♣,真空系统,,需要高真空来加速离子以及减少碰撞；真空度为,10,-5,-10,-7,torr,；使用分子泵和低温泵；排空系统♣,离子束线控制,,离子源；提取电极；磁分析器；后加速器；等离子体溢注系统；底部分析器离子注入系统,上节课内容小结,24,,上节课内容小结,PVD,通常指满足下面三个步骤的薄膜生长技术,:,1,、所生长的材料,以物理方式,由固体转化为气体；,,2,、生长材料的蒸气,经过一个低压区域到达衬底,；,,3,、蒸气,在衬底表面上凝结,，形成薄膜物理气相沉积,薄膜生长的三种生长模式：,二维层状、三维岛状、先层状后岛状生长,25,,上节课内容小结,真空,,真空的划分：,低真空、高真空、超高真空,,气体分子密度、气体压力、平均自由程,,真空系统：,真空室、真空泵、真空测量规,,真空泵：,低真空泵：机械泵、低温吸附泵,,,高真空泵：扩散泵、涡轮分子泵、,,超高真空泵：离子泵、,Ti,升华泵,,真空规管：,低真空规管：热偶规、,pirani,规,,高真空规管：离子规,26,,27,,28,,泵的底部—是装有,真空泵油,的蒸发器，真空泵油经电炉,加热沸腾,后，产生一定的,油蒸汽,，蒸汽沿着蒸汽,导流管传输到上部,，经由三级伞形喷口,向下喷出,，形成一股向出口方向运动的,高速蒸汽流,。

油分子与气体分子碰撞，由于油分子量大，碰撞的结果是油分子把动量交给气体分子自己慢下来，而,气体分子,获得向下运动的动量后便,迅速往下飞去,在射流的界面内，气体分子不可能长期滞留，因而界面内气体分子浓度较小．由于这个,浓度差,，使被抽气体分子得以源源不断地扩散进入蒸汽流而被逐级带至出口，并被前级泵抽走慢下来的,蒸汽流,向下运动过程中碰到,水冷的泵壁,，油分子,冷凝,，沿着泵壁流回蒸发器继续循环使用29,,30,,31,,结构特点和工作原理,涡轮分子泵主要由泵体、带叶片的转子（即动叶轮）、静叶轮和驱动系统等组成动叶轮和静叶轮交替排列，动、静叶轮几何尺寸基本相同，但叶片倾斜角相反每两个动叶轮之间装一个静叶轮静叶轮外缘用环固定并使动、静叶轮间保持,1,毫米左右的间隙，动叶轮可在静叶轮间自由旋转动叶轮外缘的线速度高达气体分子热运动的速度（一般为,150,～,400,米,/,秒）1958,年，德国的,W.,贝克首次提出有实用价值的涡轮分子泵，以后相继出现了各种不同结构的分子泵，主要有立式和卧式两种32,,利用,高速旋转的动叶轮,将动量传给气体分子，,使气体产生定向流动,而抽气的真空泵涡轮分子泵的优点是启动快，能抗各种射线的照射，耐大气冲击，无气体存储和解吸效应，无油蒸气污染或污染很少，能获得清洁的超高真空。

涡轮分子泵广泛用于高能加速器、,,可控热核反应装置、重粒子加速器,,和高级电子器件制造等方面20,个动叶轮组成的整体式转子,33,,阳极和阴极间加高压，电子在阳极被加速，在磁场作用下旋转气体分子与旋转的电子碰撞而电离（潘宁放电），气体离子被加速向阴极运动，被阴极材料（如,Ti,）吸附，并且把表面的,Ti,溅射出来溅射出来的,Ti,原子还可以与气体离子反应，使抽速增大34,,加热,Ti,丝，使,Ti,原子蒸发出来Ti,与反应室内的气体分子反应，凝结在腔壁上35,,36,,真空的测量,37,,38,,测量栅极和收集极之间的电流39,,真空蒸发和溅射,是物理气相淀积技术中最基本的两种方法蒸发的优点,：较高的沉积速率，相对高的真空度，较高的薄膜质量等蒸发法缺点,：台阶覆盖能力差；沉积多元合金薄膜时，组分难以控制溅射法特点,：在沉积多元合金薄膜时，化学成份容易控制；沉积的薄膜与衬底附着性好5.1,、真空蒸发制备薄膜的基本原理,40,,蒸发：,在任何温度下，材料表面都存在蒸气，当材料的温度低于熔化温度时，产生蒸气的过程称为,升华,，而熔化时产生蒸气的过程称为,蒸发,热蒸发法：,在真空条件下，加热蒸发源，使原子或分子从蒸发源表面逸出，形成蒸气流并入射到衬底表面，凝结形成固态薄膜。

蒸发概念,41,,加热蒸发过程：,对蒸发源进行加热，使其温度接近或达到蒸发材料的熔点，则固态源表面的原子容易逸出，转变为蒸气气化原子或分子在蒸发源与基片间输运过程：,原子或分子由源飞向衬底，飞行过程中可能与真空室内的残余气体分子发生碰撞，碰撞次数取决于真空度以及源到衬底之间的距离被蒸发的原子或分子在衬底表面的淀积过程：,飞到衬底表面的原子在表面上凝结、成核、生长和成膜过程由于衬底温度低于蒸发源温度，同时被蒸发的原子或分子只有极低的能量，在衬底表面不具有移动的能力，因此，到达后将直接发生从气相到固相的相变过程，立即凝结在衬底表面上真空蒸发的基本过程,42,,被蒸发物质的饱和蒸气压,P,S,分子蒸发热,积分常数,环境温度,固体物质的蒸发率,蒸发系数,分子量,环境压强,任何物质总在不断地发生着固、气、液三态变化，设在一定环境温度,T,下，真空室内从固体物质表面蒸发出来的气体分子与该气体分子从空间回到该物质表面的过程达到平衡时的压力，称为饱和蒸气压,Ps,饱和蒸气压与蒸发速率,43,,气体分子的平均自由程,分子的有效直径,单位体积内的气体分子数,蒸发沉积过程需在高真空下进行,44,,蒸发时一般要选择,λ,比,d,大2～3倍，因为在蒸发过程中，真空室内温度升高后要放出大量气体，会使真空度降低。

当气体分子平均自由程,λ,等于,蒸发源到衬底的距离时，约有,63％,的分子会在途中发生碰撞；当平均自由程,λ,,10倍,于蒸发源到衬底的距离时，就只有,9％,左右的分子在途中发生碰撞可见只有当,λ,>>,d,时，蒸发物质分子才能,无阻挡,地、直线达到衬底的表面一般蒸发源到衬底距离,d,在30,cm,左右，要求真空室气体压强为10,-2,～10,-4,Pa，,这时的平均自由程与蒸发源到基片的距离相比要大得多衬底到蒸发源的距离,d,45,,薄膜厚度的均匀性同蒸发源的形状有很大的关系对于点蒸发源，基片平行放置在蒸发源的正上方，,,则膜厚分布为：,其中,d,0,表示点源到基片垂直点的膜厚，,h,为垂直距离，,l,为基片点距离垂直点的距离，,M,为总蒸发质量，,为物质的密度薄膜厚度的均匀性,46,,对于微小平面蒸发源，有,47,,利用蒸发制备多组分薄膜的方法主要有三种：,单源蒸发法,、,多源同时蒸发法,和,多源顺序蒸发法,多组分薄膜的蒸发方法,48,,① 电阻加热蒸发,用高熔点金属,(W, Mo, Ta, Nb),制成的加热丝或舟通上直流电，利用欧姆热加热材料,,升高温度，熔解并蒸发材料,5.2,蒸发源加热方式,加热丝、舟或坩埚,衬底架,钟罩,真空泵,厚度监控仪,充气管道,反应气体管道,衬底,Plume,49,,常用电阻加热源,加热丝,加热舟,坩埚,盒状源,,（,Knudsen Cell,）,50,,② 电子束蒸发源,用高能聚焦的电子束熔解并蒸发材料,,材料置于冷却的坩埚内,,只有小块区域被电子束轰击，坩埚内部形成一个虚的“坩埚”,,不与坩埚材料交叉污染，清洁。

51,,电子束蒸发源蒸发,坩埚与材料,衬底,真空室,真空泵,厚度监控仪,充气管道,反应气体管道,Plume,电子枪,52,,E-Gun,,Crucible,Substrate fixture,53,,③ 脉冲激光源蒸发,用高能聚焦激光束轰击靶材，可蒸发高熔点材料,,蒸发只发生在光斑周围的局部区域,,蒸发材料受热气化，直接从固体转化为等离子体,,能轰击出来大尺寸的颗粒,,光束渗透深度小,~ 100 A,,蒸发只发生在靶材表面,54,,脉冲激光源蒸发,真空泵,Plume,靶材,衬底,真空室,厚度监控仪,充气管道,反应气体管道,激光束,55,,④ 高频感应源蒸发,通过,高频电磁场感应,对装有蒸发材料的坩埚进行,加热,，直至蒸发材料气化蒸发蒸发源由,水冷高频线圈,和石墨或陶瓷,坩埚,组成特点是：,,,(1),蒸发速率大，可采用较大坩埚，增加蒸发表面；,,,(2),蒸发源的温度均匀、稳定，不易产生飞溅现象；,,(3),温度控制精度高，操作比较简单；,,,(4),大功率高频电源，价格昂贵，且需要进行屏蔽，防止外界的电磁干扰56,,5.3,气体辉光放电,溅射：,一定能量的入射离子对固体表面进行轰击，在与表面原子碰撞过程中发生能量和动量的转移，将固体表面的原子溅射出来，称这种现象为溅射。

实际溅射时，一般是被加速的正离子轰击作为阴极的靶，并从阴极靶溅射出原子，所以也称为,阴极溅射,辉光放电：,溅射过程都是建立在辉光放电的基础上，即射向固体表面的离子都是来源于,气体放电,，只是不同的溅射技术所采用的,辉光放电方式,有所不同57,,5.3.1,直流辉光放电,在一圆柱形玻璃管内的两端装上两个平板电极，里面充以气压约为几,Pa,到几十,Pa,的气体，在电极上加上直流电压，平板电极间的电压,V,与电流,I,的关系如图58,,(1),无光放电区,在一般情况下，气体基本处于,中性,状态，只有,极少量,的原子受到高能宇宙射线的,激发而电离,当有,外场,时，电离产生的离子和电子作,定向运动,，运动速度随电压的增加而加快，因此,电流,也从零逐渐增加当电极之间的电压足够大时，带电粒子的运动速度达到,饱和,，再增加电压，到达电极的电子和离子数目不变，电流也不随之增加由于电离量很少，宏观上表现出的,电流很微弱,，且不稳定，一般仅有,10,-16,-l0,-14,A,，取决于气体中的电离分子数这个区域导电而不发光，称为无光放电区，如图中的,ab,段所示59,,当电极间的,电压继续升高,时，电子的运动速度加快，电子与中性气体分子之间的碰撞不再是弹性碰撞，而会使,气体分子电离,，产生正离子和电子,(,α,作用,),，同时正离子对阴极的碰撞也将产生二次电子,(,γ,作用,),。

新产生的电子和原有的电子继续被电场加速，在碰撞过程中有更多的气体分子被电离，使离子和电子数目,雪崩式的增加,，放电电流也就迅速增大，在伏安曲线上便出现汤生放电区，如的,bc,段所示在汤生放电区，电压受到电源高输出阻抗和限流电阻的限制而呈一常数无光放电和汤生放电，都是以存在自然电离源为前提，这种放电方式又称为,非自持放电,2),汤生放电,60,,上节课内容小结,真空,,真空的划分：,低真空、高真空、超高真空,,气体分子密度、气体压力、平均自由程,,真空系统：,真空室、真空泵、真空测量规,,真空泵：,低真空泵：机械泵、低温吸附泵,,,高真空泵：扩散泵、涡轮分子泵、,,超高真空泵：离子泵、,Ti,升华泵,,真空规管：,低真空规管：热偶规、,pirani,规,,高真空规管：离子规,61,,上节课内容小结,真空蒸发和溅射,是物理气相淀积技术中最基本的两种方法蒸发的优点,：较高的沉积速率，相对高的真空度，较高的薄膜质量等蒸发法缺点,：台阶覆盖能力差；沉积多元合金薄膜时，组分难以控制溅射法特点,：在沉积多元合金薄膜时，化学成份容易控制；沉积的薄膜与衬底附着性好62,,上节课内容小结,饱和蒸气压：,真空室中，在一定环境温度,T,下，固体（或液体）与其蒸气达到相平衡时气体的压力。

同一物质，温度升高，饱和蒸气压增大 ；,,不同物质，饱和蒸气压大，说明该物质容易蒸发点源，膜厚分布为：,薄膜厚度的均匀性：,同蒸发源的形状有很大的关系对于微小平面蒸发源，有,63,,上节课内容小结,① 电阻加热蒸发：欧姆热，最简单、常用,蒸发源加热方式,② 电子束蒸发源：高能聚集电子束，微区，虚坩埚避免交叉污染,③ 脉冲激光源蒸发：高能聚集激光束，高熔点材料，局部区域， 入射深度小，蒸发只发生在靶材表面,④ 高频感应源蒸发：蒸发速率大，温度均匀，价格贵，需屏蔽,64,,(3),辉光放电,在汤生放电之后，气体突然发生放电击穿现象，电流大幅度增加，同时放电电压显著下降放电的着火点,—,,c,点,，放电区只是阴极边缘和不规则处,,前期辉光放电,—,,cd,段,，电流增加而电压下降，产生负阻现象，这是因为气体被击穿，气体内阻将随着电离度的增加而显著下降正常辉光放电区,—,,de,段,，电流的增加与电压无关，只与阴极上产生辉光的表面积有关在这个区域内，阴极的有效放电面积随电流增加而增大，而阴极有效放电区内的电流密度保持恒定。

在这一阶段，,导电的粒子数目大大增加，在碰撞过程中转移的能量也足够高,，因此会产生,明显的辉光,，维持辉光放电的电压较低，而且不变气体击穿之后，电子和正离子来源于电子的碰撞和正离子的轰击使气体电离，即使不存在自然电离源，放电也将继续下去这种放电方式又称为,自持放电,65,,反常辉光放电,—,,ef,段,，电流增大时，两个极板之间电压升高，而且阴极电压降的大小与电流密度和气体压强有关e,点时，辉光已布满整个阴极，再增加电流时，离子层已无法向四周扩散，正离子层向阴极靠拢，与阴极间距离缩短此时要想提高电流密度，必须增大阴极压降使正离子有更大的能量去轰击阴极，使阴极产生更多的二次电子才行4),反常辉光放电,由于正常辉光放电时的电流密度仍然比较小，溅射区域一般选在反常辉光放电区66,,电弧放电,—,fg,段：,随着电流的继续增加，放电电压将再次突然大幅度下降，电流急剧增加，这时的放电现象开始进入电弧放电阶段5),电弧放电,67,,在辉光放电时，整个放电管将呈现明暗相间的光层，从阴极至阳极之间，整个放电区域可以被划分,八个发光强度不同的区域,暗区,相当于离子和电子从电场获得能量的加速区，而,辉光区,相当于不同粒子发生碰撞、复合、电离的区域。

这种放电击穿之后具有一定导电能力的气体称为,等离子体,，是一种由正离子、电子、光子以及原子、原子团、分子和它们的激发态所组成的,混合气体,，而且正、负带电粒的数目相等，宏观上呈现,电中性,的物质存在形态68,,直流辉光放电的各种阴极形式,69,,在射频电场中，因为电场周期性地改变方向，带电粒子不容易到达电极和器壁而离开放电空间，相对地,减少了带电粒子的损失,在两极之间不断振荡运动的电子可以从高频电场中获得足够的能量使气体分子电离，只要有,较低的电场就可以维持放电,阴极产生的二次电子发射不再是气体击穿的必要条件,而在直流放电中，离子对阴极碰撞所产生的二次电子发射对维持放电是不可忽略的射频电场可以通过任何一种类型的阻抗耦合进入淀积室，所以,电极可以是导体，也可是绝缘体,5.3.2,射频辉光放电,射频放电的激发源有两种：一种是用高频电场直接激发的，称为,E,型放电；另一种是用高频磁场感应激发的，称为,H,型放电直流辉光放电是在直流稳定电场或低频交变电场作用下产生的气体放电现象在一定气压下，当阴阳极之间所加,交变电压的频率在射频范围,时，就会产生稳定的,射频辉光放电,．其特点是：,70,,5.4,溅射,离子对物体表面轰击时可能发生四种情况，如图。

溅射仅是离子对物体表面轰击时可能发生的物理过程之一其中每种物理过程的相对重要性,取决于入射离子的能量,利用不同能量离子与固体的作用过程，不仅可以实现对于物质原子的溅射，还可以实现离子注入、离子的卢瑟福背散射等现象溅射现象是在辉光放电中观察到的溅射现象不仅能制备薄膜，而且可以对固态表面进行清洁处理，在等离子刻蚀中广泛应用71,,与蒸发法相比，在溅射过程中入射离子与靶材之间有很大能量的传递因此，溅射出的,原子从溅射过程中获得很大的动能,由于能量的增加，可以,提高溅射原子在淀积表面上的迁移能力,、,改善了台阶覆盖,和,薄膜与衬底之间的附着力,72,,5.4.1,溅射特性,——,溅射率,入射离子能量对溅射率有很大的影响,只有当入射离子的能量超过一定能量,(,溅射阈值,),时，才能发生溅射，每种物质的溅射阈值与被溅射物质的升华热有一定的比例关系随着,入射离子能量的增加，溅射率先是增加,，其后是一个平缓区，,当离子能量继续增加时,，溅射率反而下降，此时发生了,离子注入,现象溅射率与入射离子能量的关系,73,,一方面，溅射率,S,依赖于入射离子的原子量，,原子量越大，则溅射率越高,溅射率也与入射离子的,原子序数,有密切的关系，呈现出随离子的原子序数周期性变化关系，凡,电子壳层填满的元素作为入射离子，则溅射率最大,。

因此，惰性气体的溅射率最高，,氩通常被选为工作气体,，氩被选为工作气体的另一个原因是可以避免与靶材料起化学反应溅射率与入射离子种类的关系,74,,5.4.2,溅射方法,具体溅射方式较多：,,①直流溅射,(,导电材料,),；,,②射频溅射,(,可绝缘介质材料,),；,,③磁控溅射：,,④反应溅射,(,氧化物、氮化物,),；,,⑤离子束溅射；,,⑥偏压溅射等75,,①直流溅射,直流溅射常用,Ar,气作为工作气体工作气压是一个重要的参数，它对溅射率以及薄膜的质量都有很大的影响76,,在较低的气压条件下，溅射率较低随着气体压力的升高，电子的平均自由程减少，原子的电离几率增加，溅射电流增加，溅射速率提高但当气体压力过高时，溅射出来的靶材原子在飞向衬底的过程中将会受到过多的散射，因而其淀积到衬底上的几率反而下降因此随着气压的变化，溅射淀积的速率会出现一个极值此外，淀积速率与溅射功率,(,或溅射电流的平方,),成正比、与靶材和衬底之间的间距成反比77,,,直流溅射,方法的前提之一是,靶材应具有较好的导电性,射频溅射,是一种能,适用于各种金属和非金属材料,的一种溅射淀积方法在两个电极之间接上高频电场时，因为高频电场可以经由其他阻抗形式耦合进入淀积室，不必要求电极一定是导电体。

射频方法可以在靶材上产生自偏压效应．即在射频电场起作用的同时，靶材会自动地处于一个负电位，这将导致气体离子对其产生自发的轰击和溅射在实际应用中，射频溅射的交流辉光放电是在,l 3.56MHz,下进行的②射频溅射,78,,在射频电场中电子的运动速度比离子的速度高很多，因而对于射频电极来说，它,在正半周期内作为正电极接受的电子电量将比在负半周期作为负电极接受的离子电量多得多,经过几个周期之后，该电极上将带有相当数量的负电荷而,呈现负电位,导致,气体离子对其产生自发的轰击和溅射,射频电压通过一个电容,C,被耦合到了靶材上79,,③磁控溅射,上述溅射淀积方法具有两个缺点：,淀积速率较低,；溅射所需的,工作气压较高,，造成气体分子对薄膜产生污染如图，在靶材的部分表面上方使磁场与电场方向垂直，从而进一步,将电子的轨迹限制到靶面附近，提高电子碰撞和电离的效率,，而不让它去轰击作为阳极的衬底这种方法,淀积速率,可以比其他溅射方法,高一个数量级,，工作气压可以明显降低，一方面降低了薄膜污染的倾向，另一方面也将提高入射到衬底表面原子的能量，在很大程度上,改善薄膜的质量,80,,④反应溅射,采用以纯金属作为溅射靶材，但在工作气体中通入适量的,活性气体,，使其在溅射淀积的同时生成特定的化合物，这种,在淀积的同时形成化合物,的溅射技术被称为,反应溅射方法,。

缺点：,,随着活性气体压力和溅射功率的增加，靶材表面也可能形成一层化合物，这可能会降低材料的溅射和淀积速率利用化合物直接作为靶材可以实现多组分薄膜的沉积，但是有时候化合物在溅射过程中会发生分解81,,第五章作业,物理气相沉积,,采用蒸发工艺进行薄膜沉积时，蒸发源的加热方式主要有几种？各自的特点是什么？,,什么是溅射？,,离子对物体表面轰击时可能发生几种情况，溅射和离子注入都是可能发生的物理过程之一，这主要取决于什么？,,溅射主要分为几种溅射方式？各自的特点是什么？,,两种,PVD,技术（蒸发和溅射）的特点各是什么？,82,,。