薄膜物理與技術(shù)題庫(kù)

第一次作業(yè)

L試述狹義薄膜材料的概念。

答：薄膜，薄膜是一種薄而軟的透明薄片。用塑料、膠粘劑、

橡膠或其他材料制成。薄膜科學(xué)上的解釋為:由原子，分子或離子

沉積在基片表面形成的2維材料。例:光學(xué)薄膜、復(fù)合薄膜、超導(dǎo)

薄膜、聚酯薄膜、尼龍薄膜、塑料薄膜等等。薄膜被廣泛用于電

子電器，機(jī)械，印刷等行業(yè)。

2.簡(jiǎn)述薄膜在形成穩(wěn)定核之前及之后的生長(zhǎng)過(guò)程？

答：形成穩(wěn)定核之前：沉積原子到達(dá)基片表面，會(huì)發(fā)生三

種狀態(tài)。一種是能量較大，在到達(dá)基片表面時(shí)就會(huì)發(fā)生反射離開；

如果能量較低，變會(huì)停留在基片表面，而另一部分原子能量較大，

在到達(dá)基片表面時(shí)，會(huì)發(fā)生表面遷移擴(kuò)散。如果擴(kuò)散原子在駐留時(shí)

間內(nèi)不能與其它原子結(jié)合形成更大原子團(tuán)，就會(huì)發(fā)生再蒸發(fā)離開基

片表面，而擴(kuò)散原子團(tuán)在駐留時(shí)間內(nèi)不能與其它原子相結(jié)合，便會(huì)

發(fā)生分解。如果表面原子或原子團(tuán)在駐留時(shí)間內(nèi)能與其它原子結(jié)

合，便形成更大原子團(tuán)；原子團(tuán)繼續(xù)吸附其它原子就會(huì)不斷長(zhǎng)到形

成穩(wěn)定核；

形成穩(wěn)定核之后：大多數(shù)薄膜通過(guò)島狀生長(zhǎng)，少部分通過(guò)層狀

生長(zhǎng)模式或者層島復(fù)合模式生長(zhǎng)成薄膜。詳細(xì)過(guò)程為形成穩(wěn)定核

后，穩(wěn)定核長(zhǎng)大，彼此連接形成小島，新面積形成，新面積吸附單

體，發(fā)生“二次”成核，小島結(jié)合形成大島，大島長(zhǎng)大并相互結(jié)

合，有產(chǎn)生新面積，并發(fā)生“二次”、“三次”成核；形成溝道和帶

有孔洞的薄膜；溝道填平，封孔，形成連續(xù)薄膜。

3.簡(jiǎn)述薄膜的生長(zhǎng)過(guò)模式及主要的控制因素？

答：（1）島狀生長(zhǎng)模式；（2）層狀生長(zhǎng)模式；（3）層島復(fù)

合模式。

控制因素主要分兩類：晶格失配度和基片表面（或者基片濕

潤(rùn)性或浸潤(rùn)性）；

4.從沉積速率和沉積溫度出發(fā)，簡(jiǎn)述如何形成單晶或者粗大

晶粒？如何形成多晶、微晶甚至非晶？請(qǐng)給出簡(jiǎn)單圖示？

答：提高溫度或降低沉積速率可以形成單晶或者粗大晶粒；

降低溫度或提高沉積速率可形成多晶、微晶甚至非晶。

5.薄膜外延生長(zhǎng)的概念？影響實(shí)現(xiàn)外延生長(zhǎng)主要因素是什

么？

在單晶基片上延續(xù)生長(zhǎng)單晶薄膜的方法稱為外延生長(zhǎng)；

溫度、沉積速率、單晶基片；

第二次作業(yè)

1.真空的概念？怎樣表示真空程度，為什么說(shuō)真空是薄膜制

備的基礎(chǔ)？

答：(1)真空概念：空在給定的空間內(nèi)，氣體的壓強(qiáng)低于一個(gè)大

氣壓的狀態(tài)，稱為真空；

(2)真空程度：真空度、壓強(qiáng)、氣體分子密度：?jiǎn)挝惑w積中氣

體分子數(shù)；氣體分子的平均自由程；形成一個(gè)分子層所需的時(shí)間等；

(3)物理氣相沉積法中的真空蒸發(fā)、濺射鍍膜和離子鍍等是基

本的薄膜制備技術(shù)。它們均要求沉積薄膜的空間有一定的真空度。

2.試述真空各區(qū)域的氣體分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

答：(1)粗真空下，氣態(tài)空間近似為大氣狀態(tài)，分子仍以熱運(yùn)

動(dòng)為主，分子之間碰撞十分頻繁;(2)低真空是氣體分子的流動(dòng)逐漸

從黏滯流狀態(tài)向分子狀態(tài)過(guò)渡，氣體分子間和分子和器壁間的碰

撞次數(shù)差不多；(3)高真空時(shí)，氣體分子的流動(dòng)已為分子流，氣體分

子和容器壁之間的碰撞為主，而且碰撞次數(shù)大大減少，在高真空下

蒸發(fā)的材料，其粒子將沿直線飛行;(4)在超高真空時(shí)，氣體的分子

數(shù)目更少，幾乎不存在分子間的碰撞，分子和器壁的碰撞機(jī)會(huì)也更

少了。

3.簡(jiǎn)述旋片機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵、分子泵的工作原理及性能特

點(diǎn)？

答：旋片機(jī)械泵：原理利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)形成的

輸運(yùn)作用獲得真空的泵。特點(diǎn)：需加真空油（密封用）；可從大氣

壓開始工作；真空度要求低玲可單獨(dú)使用；真空度要求高少作

為前級(jí)泵使用

油擴(kuò)散泵：原理：將真空油加熱到高溫蒸發(fā)狀態(tài)（約

200℃）；

讓油蒸汽分多級(jí)向下定向高速噴出；

大量油滴通過(guò)撞擊將動(dòng)能傳遞給氣體分子；

氣體分子向排氣口方向運(yùn)動(dòng)，并在動(dòng)壓作用下排出泵體；

油氣霧滴飛向低溫介質(zhì)冷卻的泵體外壁，被冷卻凝結(jié)成液態(tài)

后返回泵底部的蒸發(fā)器。

特點(diǎn)：1-10-6Pa（因此需要前級(jí)機(jī)械泵提供1Pa的出口壓力）

分子泵:原理泵內(nèi)交錯(cuò)布置轉(zhuǎn)向不同的多級(jí)轉(zhuǎn)子和定子；

轉(zhuǎn)子葉片以20k~60kl7min的高速旋轉(zhuǎn)；

葉片通過(guò)碰撞將動(dòng)能不斷傳遞給氣體分子；

氣體分子被賦予動(dòng)能后被逐級(jí)壓縮排出。

4.按測(cè)量原理真空計(jì)可分幾種，各自的定義及特點(diǎn)？

答：熱偶真空計(jì)：大量用于真空度較低、精度要求不高的場(chǎng)合；

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便；

對(duì)不同氣體測(cè)量結(jié)果不同，需要校正；不能測(cè)量過(guò)高或過(guò)低

的氣壓；熱慣性較大，易發(fā)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。

皮拉尼真空計(jì)（熱偶真空計(jì)的改進(jìn)形式）：大量用于真空度較低、

精度要求不高的場(chǎng)合；

響應(yīng)速度比熱偶真空計(jì)快得多；一定程度上解決了零點(diǎn)漂移的問(wèn)

題。

電離真空計(jì)：利用氣體分子與振蕩電子的碰撞電離作用測(cè)得氣壓,

可快速、連續(xù)測(cè)量；

不適于低真空測(cè)量（改進(jìn)的S-P型也要求P<10Pa）；測(cè)量結(jié)果

與氣體種類有關(guān)；需要定期除氣處理。

薄膜真空計(jì)：依靠金屬薄膜在氣體壓力差下產(chǎn)生機(jī)械位移測(cè)量氣

體的絕對(duì)壓力。測(cè)得的是絕對(duì)壓力；測(cè)量精度很高，且與氣體種類無(wú)

關(guān)；對(duì)環(huán)境溫度非常敏感，必須作好溫控；盡管屬于絕對(duì)真空計(jì)，仍

然需要精確地校正后才能使用。

第三次作業(yè)

6.如何解決蒸發(fā)過(guò)程中的分饋問(wèn)題？

⑴使用較多的物質(zhì)作為蒸發(fā)源，盡量減少組元成分的相對(duì)變化

率

⑵采用向蒸發(fā)容器中不斷地，但每次僅加入少量被蒸發(fā)物質(zhì)的

方法

⑶利用加熱不同溫度的雙蒸發(fā)源或多蒸發(fā)源的方法，分別控制

和調(diào)節(jié)每個(gè)組元的蒸發(fā)速率，此方法用得較為普遍

采用真空蒸發(fā)法制作預(yù)定組成的薄膜，經(jīng)常采用瞬時(shí)蒸發(fā)法、雙

蒸發(fā)源法及合金升華法

7.點(diǎn)蒸發(fā)和小平面蒸發(fā)源特性，如何改善蒸鍍存在的膜厚均勻性問(wèn)

題。

（1）點(diǎn)蒸發(fā)源：能夠從各個(gè)方向蒸發(fā)等量材料小平面蒸發(fā)源：發(fā)

射具有方向性，使在e角方向蒸發(fā)的材料質(zhì)量和cose成正比。

（2）改善基板溫度分布：若不均勻，由于凝聚系數(shù)不同，溫度

高的基板上膜厚變薄

蒸發(fā)速率必須穩(wěn)定：最典型的是DWDM濾光片，膜厚均勻性誤

差應(yīng)＜0.003%,如打開擋板后沒(méi)有轉(zhuǎn)整數(shù)圈（如缺1/4）,則總?cè)?shù)應(yīng)

25/0.003=8300圈；常用窄帶濾光片（HW1%）膜厚均勻性誤差應(yīng)＜0.5%,

如打開擋板后沒(méi)有轉(zhuǎn)到整數(shù)圈（如缺1/4）,則總?cè)?shù)應(yīng)25/0.5=50圈；

真空度：真空度高，均勻性較好，真空度降低，邊緣變薄

IAD離子流密度的均勻性：清洗以后或換燈絲等都會(huì)導(dǎo)致分布變

化

蒸發(fā)材料：象Ti02之類的融熔材料，每次裝料差不多；對(duì)半升華

和升華材料防止挖坑；對(duì)升華材料避免大塊材料引起蒸氣發(fā)射分布變

化。

8.濺射機(jī)理？如何提高濺射率？

濺射是指這充滿腔室的工藝氣體在高電壓的作用下，形成氣體等離

子體（輝光放電），其中的陽(yáng)離子在電場(chǎng)力作用下高速向靶材沖

擊，陽(yáng)離子和靶材進(jìn)行能量交換，使靶材原子獲得足夠的能量從靶

材表面逸出（其中逸出的還可能包含靶材離子）。這一整個(gè)的動(dòng)力

學(xué)過(guò)程，就叫做濺射。提高濺射率：①提高離子動(dòng)能（取決于電

源電壓和氣體壓力）②：等離子密度（取決于氣體壓力和電流

9.二極直流濺射、偏壓濺射、三極或四極濺射、射頻濺射、磁控濺

射、離子束濺射結(jié)構(gòu)及原理？

二極直流濺射：靶材為良導(dǎo)體，依靠氣體放電產(chǎn)生的正離子飛向陰

極靶，一次電子飛向陽(yáng)極，放電依靠正離子轟擊陰極所產(chǎn)生的二次電

子，經(jīng)陰極加速后被消耗補(bǔ)充的一次電子維持。

三極或四極濺射：熱陰極發(fā)射的電子與陽(yáng)極產(chǎn)生等離子體，靶相對(duì)于

該等離子體為負(fù)電位.為把陰極發(fā)射的電子全部吸引過(guò)來(lái)，陽(yáng)極上加

正偏壓，20V左右。為使放電穩(wěn)定，增加第四個(gè)電極——穩(wěn)定化電極.

偏壓激射：基片施加負(fù)偏壓,在淀積過(guò)程中，基片表面將受到氣體

粒子的穩(wěn)定轟擊，隨時(shí)消除可能進(jìn)入薄膜表面的氣體，有利于提高薄

膜純度，并且也可除掉粘除力弱的淀積粒子，對(duì)基片進(jìn)行清洗，表面

凈化，還可改變淀積薄膜的結(jié)構(gòu)。

射頻濺射：可以用射頻輝光放電解釋。等離子體中的電子容易在

射頻場(chǎng)中吸收能量并在電場(chǎng)內(nèi)振蕩，與工作氣體的碰撞幾率增大，從

而使擊穿電壓和放電電壓顯著降低。

磁控濺射：使用了磁控靶，施加磁場(chǎng)來(lái)改變電子的運(yùn)動(dòng)方向，束縛

并延長(zhǎng)電子運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而提高電子對(duì)工作氣體的電離效率和濺射沉

積率。在陰極靶的表面上形成一個(gè)正交的電磁場(chǎng)。濺射產(chǎn)生的二次

電子在陰極位降區(qū)內(nèi)被加速成為高能電子，但是它并不直接飛向陽(yáng)極，

而在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下作擺線運(yùn)動(dòng)。高能電子束縛在陰極表面與工

作氣體分子發(fā)生碰撞，傳遞能量，并成為低能電子。

離子束濺射:離子源、屏蔽罩。由大口徑離子束發(fā)生源引出惰性氣

體，使其照射在靶上產(chǎn)生建設(shè)作用，利用濺射出的粒子淀積在基片上

制得薄膜。

10.離子鍍膜的優(yōu)缺點(diǎn)？

答：優(yōu)點(diǎn)（1）膜層的附著性好。利用輝光放電產(chǎn)生的大量高能粒

子對(duì)基片進(jìn)行清洗，在膜基界面形成過(guò)渡層或膜材與基材的成分混合

層，有效的改善膜層的附著性能（2）膜層的密度高（通常和大塊材

料密度相同卜（3）繞射性能好。（4）可鍍材質(zhì)范圍廣泛（5）有利于

化合物膜層的形成（6）淀積速率高，成膜速率快，可鍍較厚的膜。

缺點(diǎn)：（1）膜層的缺陷密度高（2）高能粒子轟擊基片溫度高，需

要進(jìn)行冷卻。

第四次作業(yè)

5.CVD的必要條件?

1.在沉積溫度下，反應(yīng)物具有足夠的蒸氣壓，并能以適當(dāng)?shù)乃俣?/p>

被引入反應(yīng)室；

2.反應(yīng)產(chǎn)物除了形成固態(tài)薄膜物質(zhì)外，都必須是揮發(fā)性的；

3.沉積薄膜和基體材料必須具有足夠低的蒸氣壓，

6.什么是低壓CVD和等離子CVD?各有何優(yōu)點(diǎn)？

答：低壓CVD：氣相輸運(yùn)和反應(yīng)。低壓下氣體擴(kuò)散系數(shù)增大，使氣

態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物的質(zhì)量傳輸速率加快，形成薄膜的反應(yīng)速率增加。

等離子CVD：等離子體參與的利用在等離子狀態(tài)下粒子具有的較

高能量，使沉積溫度降低。

7.試述薄膜與襯底附著的機(jī)理及對(duì)附著力的影響。

薄膜與襯底的附著機(jī)理：薄膜之所以能附著在基底上，是范德華力、

擴(kuò)散附著、機(jī)械咬合等綜合作用結(jié)果，可能涉及以下3種機(jī)理:①機(jī)

械結(jié)合。由于薄膜本身和基底均是凹凸不平，兩者之間形成相互交錯(cuò)

咬合。在單純機(jī)械結(jié)合情況下，薄膜的附著力一般都較低。②物理結(jié)

合。薄膜與基底之間因范德華力而結(jié)合在一起。雖然這種引力的值較

小，只有0.1~0.5eV,但仍會(huì)造成很強(qiáng)的薄膜附著力,附著力一般在10-

至10lN.cm2o③化學(xué)鍵合。薄膜與襯底界面兩側(cè)原子之間可能形成

化學(xué)鍵合?；瘜W(xué)鍵合對(duì)于提高薄膜附著力具有重要影響?；?/p>

學(xué)鍵合所提供的能量--般在0.5~10eV之間，相應(yīng)的附著力為10°

N-cm上述3種機(jī)理單獨(dú)或者共同決定著薄膜與襯底附著。

8.化學(xué)鍍的原理和特點(diǎn)？

答：化學(xué)鍍膜是指在還原劑的作用下，使金屬鹽中的金屬離子還原

成原子，在基片表面沉積的鍍膜技術(shù)，又稱無(wú)電源電鍍?；瘜W(xué)鍍不加

電場(chǎng)、直接通過(guò)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)薄膜沉積。

化學(xué)鍍膜的還原反應(yīng)必須在催化劑的作用下才能進(jìn)行，且沉積反應(yīng)只

發(fā)生在基片表面上。

薄膜物理與技術(shù)題庫(kù)

一、填空題

在離子鍍膜成膜過(guò)程中，同時(shí)存在沉積和濺射作用，只有當(dāng)前

者超過(guò)后者時(shí)，才能發(fā)生薄膜的沉積

薄膜的形成過(guò)程一般分為：凝結(jié)過(guò)程、核形成與生長(zhǎng)過(guò)程、島

形成與結(jié)合生長(zhǎng)過(guò)程

薄膜形成與生長(zhǎng)的三種模式：層狀生長(zhǎng)，島狀生長(zhǎng)，層狀-

島狀生長(zhǎng)

在氣體成分和電極材料一定條件下，起輝電壓V只與氣體的壓

強(qiáng)P和電極距離的乘積有關(guān)。

1.表征濺射特性的參量主要有濺射率濺射閾

濺射粒子的速度和能量等。

2.溶膠（Sol）是具有液體特征的膠體體系，分散的粒子是固體或

者大分子，分散的粒子大小在1~100nm之間。

3.薄膜的組織結(jié)構(gòu)是指它的結(jié)晶形態(tài)，其結(jié)構(gòu)分為四種類型：無(wú)

定形結(jié)構(gòu)，多晶結(jié)構(gòu)，纖維結(jié)構(gòu)，單晶結(jié)

構(gòu)。

4.氣體分子的速度具有很大的分布空間。溫度越高、氣體分子的

相對(duì)原子質(zhì)量越小，分子的平均運(yùn)動(dòng)速度越快。

二、解釋下列概念

濺射：濺射是指荷能粒子轟擊固體表面（靶），使固體原子

（或分子）從表面射出的現(xiàn)象

氣體分子的平均自由程：每個(gè)分子在連續(xù)兩次碰撞之間的路程稱為

自由程，其統(tǒng)計(jì)平均值：、②—”稱為平均自由程，

飽和蒸氣壓：在一定溫度下，真空室內(nèi)蒸發(fā)物質(zhì)與固體或液體平衡

過(guò)程中所表現(xiàn)出的壓力。

凝結(jié)系數(shù)：當(dāng)蒸發(fā)的氣相原子入射到基體表面上，除了被彈性

反射和吸附后再蒸發(fā)的原子之外，完全被基體表面所凝結(jié)的氣相原

子數(shù)與入射到基體表面上總氣相原子數(shù)之比。

物理氣相沉積法：物理氣相沉積法(Physicalvapordeposition)

是利用某種物理過(guò)程，如物質(zhì)的蒸發(fā)或在受到粒子轟擊時(shí)物質(zhì)表面

原子的濺射等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)原子從源物質(zhì)到薄膜的可控轉(zhuǎn)移的過(guò)

程

真空蒸發(fā)鍍膜法：是在真空室內(nèi)，加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的源

材料，使其原子或分子從表面汽化逸出，形成蒸氣流，入射到固體

(稱為襯底、基片或基板)表面，凝結(jié)形成固態(tài)

濺射鍍膜法：利用帶有電荷的離子在電場(chǎng)加速后具有一定動(dòng)能的特

點(diǎn)，將離子引向欲被濺射的物質(zhì)作成的靶電極。在離子能量合適的

情況下，入射離子在與靶表面原子的碰撞過(guò)程中將靶原子濺射出

來(lái)，這些被濺射出來(lái)的原子帶有一定的動(dòng)能，并且會(huì)沿著一定的方

向射向襯底，從而實(shí)現(xiàn)薄膜的沉積。

離化率：離化率是指被電離的原子數(shù)占全部蒸發(fā)原子數(shù)的百分比

例。是衡量離子鍍特性的一個(gè)重要指標(biāo)。

化學(xué)氣相沉積：是利用氣態(tài)的先驅(qū)反應(yīng)物，通過(guò)原子、分子間化學(xué)

反應(yīng)的途徑生成固態(tài)薄膜的技術(shù)。

物理氣相沉積：是利用某種物理過(guò)程，如物質(zhì)的蒸發(fā)或在受到離子

轟擊時(shí)物質(zhì)表面原子濺射的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)原子從源物質(zhì)到薄膜的

可控轉(zhuǎn)移過(guò)程。

濺射閾值：濺射閾值是指使靶材原子發(fā)生濺射的入射離子所必須具

有的最小能量。

薄膜材料：采用特殊工藝，在體材表面上，一層或多層，厚度為一

個(gè)或幾十個(gè)原子層，性質(zhì)不同于體材表面的特質(zhì)層。

氣體平均自由程：指氣體分子在兩次碰撞的間隔時(shí)間里走過(guò)的平均

距離。

等離子體的鞘層電位：電子與離子具有不同的速度的一個(gè)直接后果

就是形成所謂的等離子體鞘層電位，即相對(duì)于等離子體，任何位于

等離子體中或其附近的物體都將會(huì)自動(dòng)地處于一個(gè)負(fù)電位，并且在

其表面伴有正電荷的積累。

5.薄膜的外延生長(zhǎng)：在完整的單晶存底上延續(xù)生長(zhǎng)單晶薄膜的方

法稱為外延生長(zhǎng)。

6.氣體分子的通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間，氣體分子在單位表面積上碰撞分子

的頻率。

7.磁控濺射：通過(guò)引入磁場(chǎng)，利用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的束縛作用來(lái)

提高濺射效率和沉積速率的濺射方法稱為磁控濺射。

8.真空規(guī)：真空測(cè)量用的元件稱為真空規(guī)。

三、回答下列問(wèn)題

1、真空的概念？怎樣表示真空程度，為什么說(shuō)真空是薄膜制備的

基礎(chǔ)？

在給定的空間內(nèi)，氣體的壓強(qiáng)低于一個(gè)大氣壓的狀態(tài)，稱為真空

真空度、壓強(qiáng)、氣體分子密度：?jiǎn)挝惑w積中氣體分子數(shù)；氣體分

子的平均自由程；形成一個(gè)分子層所需的時(shí)間等

物理氣相沉積法中的真空蒸發(fā)、濺射鍍膜和離子鍍等是基本的薄膜

制備技術(shù)。它們均要求沉積薄膜的空間有一定的真空度。

2、討論工作氣體壓力對(duì)濺射鍍膜過(guò)程的影響？

在相對(duì)較低的壓力下，電子的平均自由程較長(zhǎng)，電子在陽(yáng)極上消耗

的幾率增大，通過(guò)碰撞過(guò)程引起氣體分子電離的幾率較低。同時(shí)，

離子在陰極上濺射的同時(shí)發(fā)射出二次電子的幾率又由于氣壓較低而

相對(duì)較小。這些均導(dǎo)致低壓條件下濺射的速率很低。

在相對(duì)較低的壓力下，入射到襯底表面的原子沒(méi)有經(jīng)過(guò)很多次碰

撞，因而其能量較高，這有利于提供沉積時(shí)原子的擴(kuò)散能力，提供

沉積組織的致密性

在相對(duì)較高的壓力下，濺射出來(lái)的靶材原子甚至?xí)簧⑸浠匕胁谋?/p>

面沉降下來(lái)，因而沉積到襯底的幾率反而下降

在相對(duì)較高的壓力下，使得入射原子的能量降低，這不利于薄膜組

織的致密化

濺射法鍍膜的沉積速率將會(huì)隨著氣壓的變化出現(xiàn)一個(gè)極大值

3、物理氣相沉積法的共同特點(diǎn)？

(1)需要使用固態(tài)的或者熔融態(tài)的物質(zhì)作為沉積過(guò)程的源物質(zhì)

(2)源物質(zhì)經(jīng)過(guò)物理過(guò)程而進(jìn)入氣相

(3)需要相對(duì)較低的氣體壓力環(huán)境

(4)在氣相中及在襯底表面并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

4、簡(jiǎn)述化學(xué)氣相沉積的特點(diǎn)？

(1)既可以制備金屬薄膜、非金屬薄膜，又可按要求制備多成分的

合金薄膜

(2)成膜速度可以很快，每分鐘可達(dá)幾個(gè)微米甚至數(shù)百微米

(3)CVD反應(yīng)在常壓或低真空進(jìn)行，鍍膜的繞射性好，對(duì)于形狀復(fù)

雜的表面或工件的深孔、細(xì)孔都能均勻鍍覆，在這方面比PVD優(yōu)

越得多

(4)能得到純度高、致密性好、殘余應(yīng)力小、結(jié)晶良好的薄膜鍍

層。由于反應(yīng)氣體、反應(yīng)產(chǎn)物和基體的相互擴(kuò)散，可以得到附著力

好的膜層，這對(duì)表面鈍化、抗蝕及耐磨等表面增強(qiáng)膜是很重要的

(5)由于薄膜生長(zhǎng)的溫度比膜材料的熔點(diǎn)低得多，由此可以得到純

度高、結(jié)晶完全的膜層，這是有些半導(dǎo)體膜層所必須的

(6)CVD方法可獲得平滑的沉積表面

(7)輻射損傷低。這是制造MOS半導(dǎo)體器件等不可缺少的條件

化學(xué)氣相沉積的主要缺點(diǎn)是：

反應(yīng)溫度太高，一般要1000°C左右，許多基體材料都耐受不

住CVD的高溫，因此限制了它的應(yīng)用范圍

5、輝光放電過(guò)程中為什么Pd太小或太大，都不容易起輝放電？

如果氣體壓強(qiáng)太低或極間距離太小，二次電子在到達(dá)陽(yáng)極前不能使

足夠的氣體分子被碰撞電離，形成一定數(shù)量的離子和二次電子，會(huì)

使輝光放電熄滅

氣體壓強(qiáng)太高或極間距離太大，二次電子因多次碰撞而得不到加

速，也不能產(chǎn)生輝光

6、真空蒸發(fā)系統(tǒng)應(yīng)包括那些組成部分？

(1)真空室，為蒸發(fā)過(guò)程提供必要的真空環(huán)境

(2)蒸發(fā)源或蒸發(fā)加熱器，放置蒸發(fā)材料并對(duì)其加熱

(3)基板，用于接受蒸發(fā)物質(zhì)并在其表面形成固態(tài)薄膜

(4)基板加熱器及測(cè)溫器等

7、什么是等離子體？以及等離子體的分類(按電離程度)？

帶正電的粒子與帶負(fù)電的粒子具有幾乎相同的密度，整體呈電中性

狀態(tài)的粒子集合體

按電離程度等離子體可分為

部分電離及弱電離等離子體和完全電離等離子體兩大類

部分電離及弱電離等離子體中大部分為中性粒子，只有部分或極少

量中性粒子被電離

完全電離等離子體中所有中性粒子都被電離，而呈離子態(tài)、電子態(tài)

8、簡(jiǎn)述化學(xué)吸附的特點(diǎn)？

1.吸附力是由吸附劑與吸附質(zhì)分子之間產(chǎn)生的化學(xué)鍵力，一般較

強(qiáng)。

2.吸附熱較高，接近于化學(xué)反應(yīng)熱，一般在40kJ/mol以上

3.吸附有選擇性，固體表面的活性位只吸附與之可發(fā)生反應(yīng)的氣

體分子，如酸位吸附堿性分子，反之亦然

4.吸附很穩(wěn)定，一旦吸附，就不易解吸

5.吸附是單分子層的

6.吸附需要活化能，溫度升高，吸附和解吸速率加快

9、簡(jiǎn)述分子束外延鍍膜的特點(diǎn)：

(1)MBE雖然也是一個(gè)以氣體分子運(yùn)動(dòng)論為基礎(chǔ)的蒸發(fā)過(guò)程，但它

不是以蒸發(fā)溫度為控制參數(shù)，而是以系統(tǒng)中的四極質(zhì)譜儀、原子吸

收光譜等近代分析儀器，精密地監(jiān)控分子束的種類和強(qiáng)度，從而嚴(yán)

格控制生長(zhǎng)過(guò)程和生長(zhǎng)速率

(2)MBE是一個(gè)超高真空的物理沉積過(guò)程，既不需要考慮中間化學(xué)

反應(yīng)，又不受質(zhì)量傳輸?shù)挠绊懀⑶依每扉T可對(duì)生長(zhǎng)和中斷瞬時(shí)

調(diào)整。膜的組分和摻雜濃度可隨源的變化作迅速調(diào)整

(3)MBE的襯底溫度低，因此降低了界面上熱膨脹引入的晶格失配

效應(yīng)和襯底雜質(zhì)對(duì)外延層的自摻雜和擴(kuò)散的影響

(4)MBE是動(dòng)力學(xué)過(guò)程，即將入射的中性粒子(原子或分子)一

個(gè)一個(gè)地堆積在襯底上進(jìn)行生長(zhǎng)，而不是一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程，所以它

可生長(zhǎng)按照普通熱平衡生長(zhǎng)方法難以生長(zhǎng)的薄膜

(5)MBE的另一顯著特點(diǎn)是生長(zhǎng)速率低，大約1|Jm/h,相當(dāng)于每

秒生長(zhǎng)一個(gè)單原子層，因此有利于實(shí)現(xiàn)精確控制厚度、結(jié)構(gòu)與成分

和形成陡峭異質(zhì)結(jié)等。MBE特別適于生長(zhǎng)超晶格材料

(6)MBE是在一個(gè)超高真空環(huán)境中進(jìn)行的，而且襯底和分子束源相

隔較遠(yuǎn)，因此可用多種表面分析儀器實(shí)時(shí)觀察生長(zhǎng)面上的成分結(jié)構(gòu)

及生長(zhǎng)過(guò)程，有利于科學(xué)研究

10、簡(jiǎn)述CVD輸運(yùn)反應(yīng)的原理

把需要沉積的物質(zhì)當(dāng)作源物質(zhì)(不揮發(fā)性物質(zhì))，借助于適當(dāng)?shù)?/p>

氣態(tài)介質(zhì)與之反應(yīng)而形成一種氣態(tài)化合物，這種氣態(tài)化合物經(jīng)化學(xué)

遷移或物理載帶(利用載氣)輸運(yùn)到與源區(qū)溫度不同的沉積區(qū)，

并在基板上發(fā)生逆向反應(yīng)，使源物質(zhì)重新在基板上沉積出來(lái)，這樣

的過(guò)程稱為化學(xué)輸運(yùn)反應(yīng)。

1、描述氣體分子從表面的反射-余弦定律及其意義？

寺=京-皿'碰撞于固體表面的分子，它們飛離表面的方向與原入射

方向無(wú)關(guān)，并按與表面法線方向所成角度e的余弦進(jìn)行分布。則一

個(gè)分子在離開其表面時(shí)，處于立體角dw(與表面法線成e角)中

的幾率是：

式中1/TT是歸一化條件，即位于2TT立體角中的幾率為1而出現(xiàn)

的余弦定律的重要意義在于:

(1)它揭示了固體表面對(duì)氣體分子作用的另一個(gè)方面，即將分子原

有的方向性徹底“消除”，均按余弦定律散射

(2)分子在固體表面要停留一定的時(shí)間，這是氣體分子能夠與固體

進(jìn)行能量交換和動(dòng)量交換的先決條件，這一點(diǎn)有重要的實(shí)際意義

2.氣體分子的平均自由程概念及其與壓強(qiáng)關(guān)系的表達(dá)式？

每個(gè)分子在連續(xù)兩次碰撞之間的路程稱為自由程，其統(tǒng)計(jì)平均值：

4二]

、泛e尸稱為平均自由程，平均自由程與分子密度n和分子直徑

。的平方成反比關(guān)系

平均自由程與壓強(qiáng)成反比，與溫度成正比。

3.通常對(duì)蒸發(fā)源材料的要求？

(1)熔點(diǎn)要高

(2)飽和蒸氣壓低

(3)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在高溫下不與蒸發(fā)材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

(4)具有良好的耐熱性，熱源變化時(shí)，功率密度變化很小

(5)原料豐富，經(jīng)濟(jì)耐用

4.如何解決蒸發(fā)過(guò)程中的分儲(chǔ)問(wèn)題？

(1)使用較多的物質(zhì)作為蒸發(fā)源，盡量減少組元成分的相對(duì)變化率

(2)采用向蒸發(fā)容器中不斷地，但每次僅加入少量被蒸發(fā)物質(zhì)的方

法

(3)利用加熱不同溫度的雙蒸發(fā)源或多蒸發(fā)源的方法，分別控制和

調(diào)節(jié)每個(gè)組元的蒸發(fā)速率，此方法用得較為普遍

采用真空蒸發(fā)法制作預(yù)定組成的薄膜，經(jīng)常采用瞬時(shí)蒸發(fā)法、雙蒸

發(fā)源法及合金升華法

5.簡(jiǎn)述激光蒸發(fā)法的特點(diǎn)？

(1)激光加熱可以達(dá)到極高的溫度，可蒸發(fā)任何高熔點(diǎn)的材料，且

可獲得很高的蒸發(fā)速率

(2)由于采用非接觸式加熱，激光器可以安放在真空室外，既完全

避免了蒸發(fā)源的污染，又簡(jiǎn)化了真空室，非常適宜在高真空下制備

高純薄膜

(3)利用激光束加熱能夠?qū)δ承┗衔锘蚝辖疬M(jìn)行閃爍蒸發(fā)，有利

于保證膜成分的化學(xué)計(jì)量比或防止分解；又由于材料氣化時(shí)間短

促，不足以使四周材料達(dá)到蒸發(fā)溫度，所以激光蒸發(fā)不易出現(xiàn)分儲(chǔ)

現(xiàn)象

6.簡(jiǎn)述蒸發(fā)鍍膜相比濺射鍍膜工藝的特點(diǎn)？

濺射鍍膜與真空鍍膜相比，有如下特點(diǎn)：

(1)任何物質(zhì)均可以濺射，尤其是高熔點(diǎn)、低蒸氣壓元素和化合

物。不論是金屬、半導(dǎo)體、絕緣體、化合物和混合物等，只要是固

體，不論是塊狀、粒狀的物質(zhì)都可以作為靶材

(2)濺射膜與基板之間的附著性好

(3)濺射鍍膜密度高，針孔少，且膜層的純度較高，因?yàn)樵跒R射鍍

膜過(guò)程中，不存在真空蒸鍍時(shí)無(wú)法避免的士甘摒污染現(xiàn)象

(4)膜厚可控性和重復(fù)性好；可在較大面積上獲得厚度均勻的薄膜

7.為什么射頻輝光放電的擊穿電壓和維持放電的工作電壓均降

低？

產(chǎn)生射頻放電時(shí)，外加電壓的變化周期小于電離和消電離所需時(shí)間

(一般在10-6秒左右)，等離子體濃度來(lái)不及變化。由于電子的

質(zhì)量小，很容易跟隨外電場(chǎng)從射頻場(chǎng)中吸收能量并在場(chǎng)內(nèi)作振蕩運(yùn)

動(dòng)。因此增加了氣體分子的碰撞幾率，并使電離能力顯著提高

射頻輝光放電的擊穿電壓只有直流輝光放電的1/10

射頻輝光放電可以在較低的壓力下進(jìn)行。直流輝光放電常在1-

10Pa運(yùn)行,射頻輝光放電可以在10-2-10-1Pa運(yùn)行

8.簡(jiǎn)述CVD反應(yīng)的基本類型？

a.熱分解反應(yīng)

b.還原或置換反應(yīng)

c.氧化或氮化反應(yīng)

d.歧化反應(yīng)

9.簡(jiǎn)述任何CVD所用的反應(yīng)體系，都必須滿足的基本條件？

(1)在沉積溫度下，反應(yīng)物必須有足夠高的蒸氣壓，要保證能以適

當(dāng)?shù)乃俣缺灰敕磻?yīng)室

(2)反應(yīng)產(chǎn)物除了所需要的沉積物為固態(tài)薄膜之外，其他產(chǎn)物必須

是揮發(fā)性的

(3)沉積薄膜本身必須具有足夠低的蒸氣壓，以保證在整個(gè)沉積反

應(yīng)過(guò)程中都能保持在受熱的基體上；基體材料在沉積溫度下的蒸氣

壓也必須足夠低

10.簡(jiǎn)述膠體制備的一般條件，及主要制備方法？

(1)分散相在介質(zhì)中的溶解度須極小

(2)必須有穩(wěn)定劑存在

制備方法：

(1)還原法主要用于制備各種金屬溶膠

(2)氧化法用硝酸等氧化劑氧化硫化氫水溶液，可制得硫溶膠

(3)水解法多用來(lái)制備金屬氫氧化物溶膠

(4)復(fù)分解反應(yīng)法常用來(lái)制備鹽類的溶膠

五、計(jì)算：處于1527℃下的銀鋁合金(Ni80%,Cr20%)在PCr

=10Pa,

PNi=1Pa時(shí)，它們的蒸發(fā)速率之比(MNi=58.7MCr=

52.0)

瓦一瓦瓦寸亞

薄膜物理與技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)

第一章

最可幾速率：根據(jù)麥克斯韋速率分布規(guī)律，可以從理論上推得分子速

率在匕“處有極大值，匕“稱為最可幾速率

秒%=產(chǎn)%=I?同，Vm速度分布

平均速度：下%=/%=L59歷7,分子運(yùn)動(dòng)平均距離

均方根速度：=〃%=丹%八73核平均動(dòng)能

真空的劃分：粗真空、低真空、高真空、超高真空。

真空計(jì)：利用低壓強(qiáng)氣體的熱傳導(dǎo)和壓強(qiáng)有關(guān)；（熱偶真空計(jì)）

利用氣體分子電離；（電離真空計(jì)）

真空泵：機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、分子泵、羅茨泵

機(jī)械泵：利用機(jī)械力壓縮和排除氣體

擴(kuò)散泵：利用被抽氣體向蒸氣流擴(kuò)散的想象來(lái)實(shí)現(xiàn)排氣作用

分子泵：前級(jí)泵利用動(dòng)量傳輸把排氣口的氣體分子帶走獲得真空。

第二章

1.什么是飽和蒸氣壓？蒸發(fā)溫度？

飽和蒸氣壓：在一定溫度下，真空室內(nèi)蒸發(fā)物質(zhì)的蒸氣與固體或液體

平衡過(guò)程中所表現(xiàn)出的壓力

蒸發(fā)溫度：物質(zhì)在飽和蒸氣壓為10-2托時(shí)的溫度。

2.克-克方程及其意義？

克-克方程竺=，可以知道飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系，對(duì)于

dTT（Vg-Vs）

薄膜的制作技術(shù)有重要實(shí)際意義，幫助我們合理地選擇蒸發(fā)材料和

確定蒸發(fā)條件.

3.蒸發(fā)速率、溫度變化對(duì)其的影響？

在蒸發(fā)源以上溫度蒸發(fā)，蒸發(fā)源溫度的微小變化即可以引起蒸發(fā)速率

發(fā)生很大變化。

4.平均自由程與碰撞幾率的概念？

氣體分子處于不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，每個(gè)氣體分子在連續(xù)兩次碰撞之

間的路程稱為“自由程”，其統(tǒng)計(jì)平均值稱為“平均自由程

蒸發(fā)材料分子能與真空室中殘余氣體分子相互碰撞的數(shù)目占總的蒸

發(fā)材料分子的百分?jǐn)?shù)

5.點(diǎn)蒸發(fā)和小平面蒸發(fā)源特性？

點(diǎn)蒸發(fā)源：能夠從各個(gè)方向蒸發(fā)等量材料小平面蒸發(fā)源：發(fā)射具有

方向性，使在。角方向蒸發(fā)的材料質(zhì)量和cose成正比。

6.拉烏爾定律？如何控制合金薄膜的組分？

拉烏爾定律：在定溫下，在稀溶液中，溶劑的蒸氣壓等于純?nèi)軇┱魵?/p>

壓乘以溶液中溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。為保證薄膜組成，經(jīng)常采

用瞬時(shí)蒸發(fā)法、雙蒸發(fā)源法(將要形成合金的每一成分，分別裝入各

自的蒸發(fā)源中，然后獨(dú)立地控制其蒸發(fā)速率，使達(dá)到基板的各種原子

符合組成要求。)

7.MBE的特點(diǎn)？

(1)是以系統(tǒng)中的四級(jí)質(zhì)譜儀、原子吸收光譜等儀器，精密的監(jiān)測(cè)

分子束的強(qiáng)度和種類，

從而嚴(yán)格控制生長(zhǎng)過(guò)程和生長(zhǎng)速率。

(2)膜的組分和摻雜濃度可隨源的變化迅速做出調(diào)整。

(3)襯底溫度低，降低了界面上熱膨脹引起的晶格失配效應(yīng)和襯底

雜質(zhì)對(duì)外延層的自摻雜擴(kuò)散影響。

(4)是一個(gè)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，它可以生長(zhǎng)按照普通熱平衡生長(zhǎng)方法難以

生長(zhǎng)的薄膜。

（5）生長(zhǎng)速率低，有利于實(shí)現(xiàn)精確控制厚度、結(jié)構(gòu)與成分和形成陡

峭異質(zhì)結(jié)

（6）可用多種分析儀器實(shí)時(shí)觀察生長(zhǎng)面上的成分、結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)過(guò)程，

有利于科學(xué)研究

8.膜厚的定義？監(jiān)控方法？

膜厚的定義，應(yīng)該根據(jù)測(cè)量的方法和目的來(lái)決定。

稱重法（微量天平法石英晶體振蕩法）電學(xué)方法（電阻法電

容法電離式監(jiān)控記法）

光學(xué)方法（光吸收法光干涉法等厚干涉條紋法）觸針?lè)ǎú顒?dòng)

變壓器法阻抗放大法

壓電元件法

第三章

1.濺射鍍膜和真空鍍膜的特點(diǎn)？

1.任何物質(zhì)都可以濺射，尤其是高熔點(diǎn)、低蒸氣壓元素化合物2.濺

射膜和基板的附著性好

3.濺射鍍膜密度高，針孔少，且膜層的純度較高4.膜度可控性和重

復(fù)性好

2.正常輝光放電和異常輝光放電的特征？

正常輝光放電：在一定電流密度范圍內(nèi)，放電電壓維持不變。

異常輝光放電：電流增大時(shí)，放電電極間電壓升高，且陰極電壓降

與電流密度和氣體壓強(qiáng)有關(guān)。

3.射頻輝光放電的特點(diǎn)？

1.在輝光放電空間產(chǎn)生的電子可以獲得足夠的能量，足以產(chǎn)生碰撞電

2.由于減少了放電對(duì)二次電子的依賴，降低了擊穿電壓；

3.射頻電壓可以通過(guò)各種阻抗偶合，所以電極可以是非金屬材料。

4.濺射的概念及濺射參數(shù)？

濺射是指荷能粒子轟擊固體表面（靶），使固體原子或者分子從表面

射出的現(xiàn)象。

1.濺射閾值2.濺射率及其影響因素3.濺射粒子的速度和能量分布4.

濺射原子的角度分布

5.濺射率的計(jì)算

5.濺射機(jī)理？

1.濺射率隨入射離子能量增大而增大，在離子能量達(dá)到一定程度后，

由于離子注入效應(yīng)，濺射率減?。?/p>

2.濺射率的大小與入射離子的質(zhì)量有關(guān)；

3.當(dāng)入射離子能量小于濺射閾值時(shí)，不會(huì)發(fā)生濺射；

4.濺射原子的能量比蒸發(fā)原子大許多倍；

5.入射離子能量低時(shí)，濺射原子角度分布不完全符合余弦定律，與入

射離子方向有關(guān)；

6.電子轟擊靶材不會(huì)發(fā)生濺射現(xiàn)象。

6.二極直流濺射、偏壓濺射、三極或四極濺射、射頻濺射、磁控濺射、

離子束濺射結(jié)構(gòu)及原理？

二極直流濺射靶材為良導(dǎo)體，依靠氣體放電產(chǎn)生的正離子飛向陰極靶，

一次電子飛向陽(yáng)極，放電依靠正離子轟擊陰極所產(chǎn)生的二次電子，經(jīng)

陰極加速后被消耗補(bǔ)充的一次電子維持。

三極或四極濺射：熱陰極發(fā)射的電子與陽(yáng)極產(chǎn)生等離子體，靶相對(duì)于

該等離子體為負(fù)電位.為把陰極發(fā)射的電子全部吸引過(guò)來(lái)，陽(yáng)極上加

正偏壓，20V左右。為使放電穩(wěn)定，增加第四個(gè)電極——穩(wěn)定化電極.

偏壓濺射：基片施加負(fù)偏壓,在淀積過(guò)程中，基片表面將受到氣體粒子

的穩(wěn)定轟擊，隨時(shí)消除可能進(jìn)入薄膜表面的氣體，有利于提高薄膜純

度，并且也可除掉粘除力弱的淀積粒子，對(duì)基片進(jìn)行清洗，表面凈化，

還可改變淀積薄膜的結(jié)構(gòu)。

射頻濺射：可以用射頻輝光放電解釋。等離子體中的電子容易在射頻

場(chǎng)中吸收能量并在電場(chǎng)內(nèi)振蕩，與工作氣體的碰撞幾率增大，從而使

擊穿電壓和放電電壓顯著降低。

磁控濺射：使用了磁控靶，施加磁場(chǎng)來(lái)改變電子的運(yùn)動(dòng)方向，束縛并延

長(zhǎng)電子運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而提高電子對(duì)工作氣體的電離效率和濺射沉積率。

在陰極靶的表面上形成一個(gè)正交的電磁場(chǎng)。濺射產(chǎn)生的二次電子在

陰極位降區(qū)內(nèi)被加速成為高能電子，但是它并不直接飛向陽(yáng)極，而在

電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下作擺線運(yùn)動(dòng)。高能電子束縛在陰極表面與工作氣

體分子發(fā)生碰撞，傳遞能量，并成為低能電子。

離子束濺射:離子源、屏蔽罩。由大口徑離子束發(fā)生源引出惰性氣體，

使其照射在靶上產(chǎn)生建設(shè)作用，利用濺射出的粒子淀積在基片上制得

薄膜。

第四章

1.離子鍍膜的優(yōu)缺點(diǎn)？

優(yōu)點(diǎn):（1）膜層的附著性好。利用輝光放電產(chǎn)生的大量高能粒子對(duì)基

片進(jìn)行清洗，在膜基界面形成過(guò)渡層或膜材與基材的成分混合層，有

效的改善膜層的附著性能（2）膜層的密度高（通常和大塊材料密度

相同卜（3）繞射性能好。（4）可鍍材質(zhì)范圍廣泛（5）有利于化合物

膜層的形成（6）淀積速率高，成膜速率快，可鍍較厚的膜。

缺點(diǎn)：（1）膜層的缺陷密度高（2）高能粒子轟擊基片溫度高，需要

進(jìn)行冷卻。

2.離子鍍膜系統(tǒng)工作的必要條件？

必要條件：造成一個(gè)氣體放電的空間；將鍍料原子（金屬原子或非金屬

原子）引進(jìn)放電空間，使其部分離化。

成膜條伴?%

3.離子鍍膜技術(shù)的分類？

直流二極型離子鍍、三極和多陰極型離子鍍、活性反應(yīng)離子鍍膜、射

頻離子鍍膜技術(shù)、

4.直流二極激射、三極和多陰極離子鍍、活性反應(yīng)離子鍍、射頻離子

鍍的原理和特點(diǎn)？

直流二極型離子鍍是利用二極間的輝光放電產(chǎn)生離子、并由基板所加

的負(fù)電壓對(duì)其加速。

特點(diǎn)：轟擊離子能量大，引起基片溫度升高，薄膜表面粗糙，質(zhì)量差；

工藝參數(shù)難于控制。設(shè)備簡(jiǎn)單，技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)，用普通真空鍍膜機(jī)就

可以改裝，因此也具有一定實(shí)用價(jià)值。附著力好。

三極和多陰極型離子鍍

特點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)低氣壓下的離子鍍膜，鍍膜質(zhì)量好，光澤致密；多陰極

方式中，陰極電壓在200V就能在10-3Torr左右開始放電；改變輔

助陰極（多陰極）的燈絲電流來(lái)控制放電狀態(tài)；燈絲處于基板四周，擴(kuò)

大了陰極區(qū)、改善了繞射性，減少了高能離子對(duì)工件的轟擊作用.

活性反應(yīng)離子鍍：并用各種不同的放電方式使金屬蒸氣和反應(yīng)氣體的

分子、原子激活、離化、使其活化，促進(jìn)其間的化學(xué)反應(yīng)，在基片表

面就可以獲得化合物薄膜

特點(diǎn)：增加了反應(yīng)物的活性，在溫度較低的情況下就能獲得附著性能

良好的碳化物、氮化物薄膜；可以在任何材料上制備薄膜，并可獲得

多種化合物薄膜；淀積速率高；調(diào)節(jié)或改變蒸發(fā)速率及反應(yīng)氣體壓力

可以十分方便地制取不同配比、不同結(jié)構(gòu)、不同性質(zhì)的同類化合物;

由于采用了大功率、高功率密度的電子束蒸發(fā)源，幾乎可以蒸鍍所有

金屬和化合物；清潔，無(wú)公害。

射頻離子鍍：通過(guò)分別調(diào)節(jié)蒸發(fā)源功率、線圈的激勵(lì)功率、基板偏壓

等，可以對(duì)上述三個(gè)區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立的控制，由此可以在一定程度上改

善膜層的物性。

特點(diǎn)：蒸發(fā)、離化、加速三種過(guò)程可分別獨(dú)立控制，離化率靠射頻激

勵(lì)，基板周圍不產(chǎn)生陰極暗區(qū)；較低工作壓力下也能穩(wěn)定放電，而且

離化率較高，薄膜質(zhì)量好；容易進(jìn)行反應(yīng)離子鍍；基板溫升低而且較

容易控制；工作真空度較高，故鍍膜的繞射性差，射頻對(duì)人體有害;

可以制備敏感、耐熱、麗磨、抗蝕和裝飾薄膜。

第五章

1.CVD熱力學(xué)分析的主要目的？

CVD熱力學(xué)分析的主要目的是預(yù)測(cè)某些特定條件下某些CVD反應(yīng)

的可行性（化學(xué)反應(yīng)的方向和限度）0在溫度、壓強(qiáng)和反應(yīng)物濃度給

定的條件下，熱力學(xué)計(jì)算能從理論上給出沉積薄膜的量和所有氣體的

分壓，但是不能給出沉積速率。熱力學(xué)分析可作為確定CVD工藝參

數(shù)的參考

2點(diǎn)VD過(guò)程自由能與反應(yīng)舞衡常數(shù)蝌置瞬施K.

〃與反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)平衡常數(shù)有關(guān)。

Kp=[[月（生成物）/H與（反應(yīng)物）

/=!/六1

3.CVD熱力學(xué)基本內(nèi)容？反應(yīng)髀及其影響因素？2

按熱力學(xué)蠅用年觸物）吃熊魁物）可以用反應(yīng)物和生成

物的標(biāo)準(zhǔn)自由能

來(lái)計(jì)算"即

T=AeRT

較低襯底溫度下，施溫度按指數(shù)規(guī)律變化。較高襯底

溫度下，反應(yīng)物及副產(chǎn)物的擴(kuò)散速率為決定反應(yīng)速率的主要因素。

4.熱分解反應(yīng)、化學(xué)合成反應(yīng)及化學(xué)輸運(yùn)反應(yīng)及其特點(diǎn)？

熱分解反應(yīng)：在簡(jiǎn)單的單溫區(qū)爐中，在真空或惰性氣體保護(hù)下加熱基

體至所需溫度后，導(dǎo)入反應(yīng)物氣體使之發(fā)生熱分解，最后在基體上沉

積出固體圖層。

特點(diǎn)：主要問(wèn)題是源物質(zhì)的選擇和確定分解溫度。選擇源物質(zhì)考慮蒸

氣壓與溫度的關(guān)系，注意在該溫度下的分解產(chǎn)物中固相僅為所需沉積

物質(zhì)。

化學(xué)合成反應(yīng)：化學(xué)合成反應(yīng)是指兩種或兩種以上的氣態(tài)反應(yīng)物在熱

基片上發(fā)生的相互反應(yīng)。

特點(diǎn)：比熱分解法的應(yīng)用范圍更加廣泛?？梢灾苽鋯尉А⒍嗑Ш头蔷?/p>

薄膜。容易進(jìn)行摻雜。

化學(xué)輸運(yùn)反應(yīng)：將薄膜物質(zhì)作為源物質(zhì)（無(wú)揮發(fā)性物質(zhì)），借助適當(dāng)

的氣侯徽與自反應(yīng)而形成氣態(tài)化合物，這種氣態(tài)化合物經(jīng)過(guò)化學(xué)遷

移或物理輸運(yùn)到與源區(qū)溫度不同的沉積區(qū)，在基片上再通過(guò)逆反應(yīng)使

源物質(zhì)重新分解出來(lái)，這種反應(yīng)過(guò)程稱為化學(xué)輸運(yùn)反應(yīng)。

特點(diǎn)：不能太大；平衡常數(shù)KP接近于1。

5.CVD的必要條件？

1.在沉積溫度下，反應(yīng)物具有足夠的蒸氣壓，并能以適當(dāng)?shù)乃俣缺灰?/p>

入反應(yīng)室；

2.反應(yīng)產(chǎn)物除了形成固態(tài)薄膜物質(zhì)外，都必須是揮發(fā)性的；

3.沉積薄膜和基體材料必須具有足夠低的蒸氣壓，

6.什么是冷壁CVD?什么是熱壁CVD?特點(diǎn)是什么？

冷壁CVD:器壁和原料區(qū)都不加熱，僅基片被加熱，沉積區(qū)一般采用

感應(yīng)加熱或光輻射加熱。缺點(diǎn)是有較大溫差，溫度均勻性問(wèn)題需特別

設(shè)計(jì)來(lái)克服。適合反應(yīng)物在室溫下是氣體或具有較高蒸氣壓的液體。

熱壁CVD:器壁和原料區(qū)都是加熱的，反應(yīng)器壁加熱是為了防止反

應(yīng)物冷凝。管壁有反應(yīng)物沉積，易剝落造成污染。

7.什么是開管CVD?什么是閉管CVD?特點(diǎn)是什么？

開口CVD的特點(diǎn)：能連續(xù)地供氣和排氣；反應(yīng)總處于非平衡狀態(tài)；

在大多數(shù)情況下，開口體系是在一個(gè)大氣壓或稍高于一個(gè)大氣壓下進(jìn)

行的；開口體系的沉積工藝容易控制，工藝重現(xiàn)性好，工件容易取放，

同一裝置可反復(fù)多次使用；有立式和臥式兩種形式。

閉管法的優(yōu)點(diǎn)：污染的機(jī)會(huì)少，不必連續(xù)抽氣保持反應(yīng)器內(nèi)的真空，

可以沉積蒸氣壓高的物質(zhì)。缺點(diǎn)：材料生長(zhǎng)速率慢，不適合大批量生

長(zhǎng),一次性反應(yīng)器，生長(zhǎng)成本高；管內(nèi)壓力檢測(cè)困難等。關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

反應(yīng)器材料選擇、裝料壓力計(jì)算、溫度選擇和控制等。

8.什么是低壓CVD和等離子CVD?

低壓CVD:氣相輸運(yùn)和反應(yīng)。低壓下氣體擴(kuò)散系數(shù)增大，使氣態(tài)反應(yīng)

物和副產(chǎn)物的質(zhì)量傳輸速率加快，形成薄膜的反應(yīng)速率增加。

等離子CVD:等離子體參與的利用在等離子狀態(tài)下粒子具有的較高

能量，使沉積溫度降低化學(xué)氣相沉積稱為等離子化學(xué)氣相沉積。

第六章

1.什么是化學(xué)鍍？它與化學(xué)沉積鍍膜的區(qū)別？

化學(xué)鍍膜是指在還原劑的作用下，使金屬鹽中的金屬離子還原成原子，

在基片表面沉積的鍍膜技術(shù)，又稱無(wú)電源電鍍。化學(xué)鍍不加電場(chǎng)、直

接通過(guò)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)薄膜沉積。

化學(xué)鍍膜的還原反應(yīng)必須在催化劑的作用下才能進(jìn)行，且沉積反應(yīng)只

發(fā)生在基片表面上。

化學(xué)沉積鍍膜的還原反應(yīng)是在整個(gè)溶液中均勻發(fā)生的，只有一部分金

屬在基片上形成薄膜，大部分形成粉粒沉積物。

2.自催化鍍膜的特點(diǎn)？

1.可以在復(fù)雜形狀表面形成薄膜；2.薄膜的孔隙率較低；3.可直接

在塑料、陶瓷、玻璃等非導(dǎo)體表面制備薄膜4薄膜具有特殊的物理、

化學(xué)性能；5.不需要電源，沒(méi)有導(dǎo)電電極。

3.Sol-Gel鍍膜技術(shù)的特點(diǎn)和主要過(guò)程？

優(yōu)點(diǎn)：高度均勻性；高純度；可降低燒結(jié)溫度；可制備非晶態(tài)薄膜；

可制備特殊材料（薄膜、纖維、粉體、多孔材料等卜

缺點(diǎn)：原料價(jià)格高；收縮率高，容易開裂；存在殘余微氣孔；存在殘

余的羥基、碳等；有機(jī)溶劑有毒。

主要過(guò)程：復(fù)合醇鹽的制備；成膜（勻膠、浸漬提拉）；水解和聚合；

干燥；焙燒。

4.陽(yáng)極氧化鍍膜和電鍍的原理和特點(diǎn)？

金屬或合金在適當(dāng)?shù)碾娊庖褐凶鳛殛?yáng)極，并施加一定的直流電壓，由

于電化學(xué)反應(yīng)在陽(yáng)極表面形成氧化物薄膜的方法，稱為陽(yáng)極氧化技術(shù)。

特點(diǎn)：得到的氧化物薄膜大多是無(wú)定形結(jié)構(gòu)。由于多孔性使得表面

積特別大，所以顯示明顯的活性，既可吸附染料也可吸附氣體"匕學(xué)

性質(zhì)穩(wěn)定的超硬薄膜耐磨損性強(qiáng)，用封孔處理法可將孔隙塞住，使薄

膜具有更好耐蝕性和絕緣性；利用著色法可以使膜具有裝飾效果。

電鍍的特點(diǎn)：膜層缺陷：孔隙、裂紋、雜質(zhì)污染、凹坑等；上述缺陷

可以由電鍍工藝條件控制；限制電鍍應(yīng)用的最重要因素之一是拐角

處鍍層的形成；在拐角或邊緣電鍍層厚度大約是中心厚度的兩倍；多

數(shù)被鍍件是圓形，可降低上述效應(yīng)的影響。

5.什么是LB技術(shù)？LB薄膜的種類？LB薄膜的特點(diǎn)？

（LB技術(shù)）是指把液體表面的有機(jī)單分子膜轉(zhuǎn)移到固體襯底表面上

的一種成膜技術(shù)。得到的有機(jī)薄膜稱為L(zhǎng)B薄膜。

種類：X型膜（薄膜每層分子的親油基指向基片表面入丫型膜（薄膜

每層分子的親水基與親水基相連，親油基與親油基相連入Z型膜（薄

膜每層分子的親水基指向基片表面）

優(yōu)點(diǎn)：LB薄膜中分子有序定向排列，這是一個(gè)重要特點(diǎn)；很多材料

都可以用LB技術(shù)成膜，LB膜有單分子層組成，它的厚度取決于分子

大小和分子的層數(shù)；通過(guò)嚴(yán)格控制條件，可以得到均勻、致密和缺陷

密度很低的LB薄膜；設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便

缺點(diǎn)：成膜效率低；LB薄膜均為有機(jī)薄膜，包含了有機(jī)材料的弱點(diǎn)；

LB薄膜厚度很薄，在薄膜表征手段方面難度較大。

第七章

1.薄膜形成的基本過(guò)程描述？

薄膜形成分為：凝結(jié)過(guò)程、核形成與生長(zhǎng)過(guò)程、島形成與結(jié)合生長(zhǎng)過(guò)

程。

2.什么是凝聚？入射原子滯留時(shí)間、平均表面擴(kuò)散時(shí)間、平均擴(kuò)散距

離的概念？

凝聚：吸附原子結(jié)合成原子對(duì)及其以后的過(guò)程

入射原子滯留時(shí)間：入射到基體表面的原子在表面的平均滯留時(shí)間心

與吸附能Ed之間的關(guān)系為Ta=r0exp（Ed/kT）

平均表面擴(kuò)散時(shí)間：吸附原子在一個(gè)吸附位置上的停留時(shí)間稱為平均

表面擴(kuò)散時(shí)間，用的表示。它和表面擴(kuò)散能昂之間的關(guān)系是

TD=r0'exp（pD/kT）o

平均擴(kuò)散距離：吸附原子在表面停留時(shí)間經(jīng)過(guò)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)所移動(dòng)的距離

（從起始點(diǎn)到終點(diǎn)的間隔）稱為平均表面擴(kuò)散時(shí)間，并用［表示，它

與吸附能自和擴(kuò)散能4之間的關(guān)系為7=a。exp畫-3）/仃］

3.什么是捕獲面積？對(duì)薄膜形成的影響？

捕獲面積：吸附原子的捕割面領(lǐng)”。

當(dāng)皎之要個(gè)吸附原子的捕獲面積內(nèi)只有一個(gè)原子，故不能形成

原子對(duì)，也不能產(chǎn)生凝結(jié)。當(dāng)時(shí)，發(fā)生部分凝結(jié)。平均每

個(gè)吸附原子的捕獲面積內(nèi)有一個(gè)或兩個(gè)吸附原子，可形成原子對(duì)或三

原子團(tuán)。在滯留時(shí)間內(nèi)，一部分吸附原子有可能重新蒸發(fā)掉。當(dāng)

時(shí)，每個(gè)吸附原子的捕獲面積內(nèi)至少有兩個(gè)吸附原子?？尚纬稍訉?duì)

或更大的原子團(tuán)，從而達(dá)到完全凝結(jié)。

4.凝聚過(guò)程的表征方法？

凝結(jié)系數(shù)（單位時(shí)間內(nèi)，完全凝結(jié)的氣相原子數(shù)與入射到基片表面上

的總原子數(shù)之比x粘附系數(shù)（單位時(shí)間內(nèi)，再凝結(jié)的氣相原子數(shù)與

入射到基片表面上的總原子數(shù)之比x熱適應(yīng)系數(shù)（表征入射氣相（或

分子）與基體表面碰撞時(shí)相互交換能量的程度的物理量稱為熱適應(yīng)系

數(shù)b

5.核形成與生長(zhǎng)的物理過(guò)程。

島狀生長(zhǎng)模式、層狀生長(zhǎng)模式、層島混合模式

6.核形成的相變熱力學(xué)和原子聚集理論的基本內(nèi)容？

認(rèn)為薄膜形成過(guò)程是由氣相到吸附相、再到固相的相變過(guò)程，其中從

吸附相到固相的轉(zhuǎn)變是在基片表面上進(jìn)行的。

原子聚集理論將核（原子團(tuán)）看作一個(gè)大分子聚集體，用其內(nèi)部原子

之間的結(jié)合能或與基片表面原子之間的結(jié)合能代替熱力學(xué)理論中的

自由能。

7.什么是同質(zhì)外延、異質(zhì)外延？晶格失配度？

外延工藝是一種在單晶襯底的表面上淀積一個(gè)單晶薄層的方法。如果

薄膜與襯底是同一種材料該工藝被稱為同質(zhì)外延，常被簡(jiǎn)單地稱為外

延。

如果薄膜與襯底不是同一種材料該工藝被稱為異質(zhì)外延，常被簡(jiǎn)單地

稱為外延。

晶格失配度若沉積薄膜用的基片材料的晶格常數(shù)為a,薄膜材料的晶

格常數(shù)為b,在基片上外延生長(zhǎng)薄膜的晶格失配數(shù)m可用下式表示

b-a

m=---o

a

8..形成外延薄膜的條件？

設(shè)沉積速率為，基用溫度笏A，e：P1蒜］薄膜生

長(zhǎng)速率要小于吸附原子在基片表面上的遷移速率；提高溫度有利于形

成外延薄膜

第八章

1.薄膜結(jié)構(gòu)是指哪些結(jié)構(gòu)？其特點(diǎn)是哪些？

薄膜的結(jié)構(gòu)按研究對(duì)象不同分為組織結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)。

(1)組織結(jié)構(gòu)是指薄膜的結(jié)晶形態(tài)，包括無(wú)定形結(jié)構(gòu)、多晶結(jié)構(gòu)、

纖維結(jié)構(gòu)、單晶結(jié)構(gòu)。無(wú)定形結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)特性：近程有序、長(zhǎng)程無(wú)序；

不具備晶體的性質(zhì)；亞穩(wěn)態(tài)。晶界上存在晶格畸變；界面能：界面移

動(dòng)造成晶粒長(zhǎng)大和界面平直化；空位源：雜質(zhì)富集；纖維結(jié)構(gòu)薄膜是

指晶粒具有擇優(yōu)取向的薄膜

(2)晶體結(jié)構(gòu)：多數(shù)情況下，薄膜中晶粒的晶格結(jié)構(gòu)與體材料相同，

只是晶粒取向和晶粒尺寸不同，晶格常數(shù)也不同。薄膜材料本身的晶

格常數(shù)與基片材料晶格常數(shù)不匹配；

薄膜中有較大的內(nèi)應(yīng)力和表面張力。

(3)表面結(jié)構(gòu)：薄膜表面形成過(guò)程，由熱力學(xué)能量理論，薄膜表面

平化；晶粒的各向異性生長(zhǎng)，薄膜表面粗化；低溫基片上，薄膜形成

多孔結(jié)構(gòu)。

2.蒸發(fā)薄膜微觀結(jié)構(gòu)隙溫度變化如何改變？

低溫時(shí)，擴(kuò)散速率小，成核數(shù)目有限，形成不致密帶有縱向氣孔的葡

萄結(jié)構(gòu)；隨著溫度升高，擴(kuò)散速率增大，形成緊密堆積纖維狀晶粒然

后轉(zhuǎn)為完全之謎的柱狀晶體結(jié)構(gòu)；溫度再升高，晶粒尺寸隨凝結(jié)溫度

升高二增大，結(jié)構(gòu)變?yōu)榈容S晶貌；

3.薄膜的主要缺陷類型及特點(diǎn)？

薄膜的缺陷分為：點(diǎn)缺陷(晶格排列出現(xiàn)只涉及到單個(gè)晶格格點(diǎn)，典

型構(gòu)型是空位和填隙原子，點(diǎn)缺陷不能用電子顯微鏡直接觀測(cè)到，點(diǎn)

缺陷種類確定后，它的形成能是一個(gè)定值x位錯(cuò)(在薄膜中最常遇

到，是晶格結(jié)構(gòu)中一種“線性”不完整結(jié)構(gòu)，位錯(cuò)大部分從薄膜表面伸

向基體表面，并在位錯(cuò)周圍產(chǎn)生畸變X晶格間界(薄膜由于含有許

多小晶粒，故晶粒間界面積比較大)和層錯(cuò)缺陷(由原子錯(cuò)排產(chǎn)生，

在小島間的邊界處出現(xiàn)，當(dāng)聚合并的小島再長(zhǎng)大時(shí)反映層錯(cuò)缺陷的衍

射襯度就會(huì)消失b

4.薄膜的主要分析方法有哪些？基本原理是什么？

(1)X射線衍射法。利用X射線晶體學(xué)，X射線束射到分析樣品表

面后產(chǎn)生反射，檢出器收集反射的X射線信息，當(dāng)入射X射線波長(zhǎng)

2、樣品與X射線束夾角6、及樣品晶面間距d滿足布拉格方程

2dsin0=nA.,檢測(cè)器可檢測(cè)到最大光強(qiáng)。

(2)電子衍射法。在透射電子顯微鏡下觀察薄膜結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行電子

衍射分析，電子束波長(zhǎng)比特征X射線小得多，利用“=&/,求出晶

格面間距。

(3)掃描電子顯微鏡分析法。將樣品發(fā)射的特征X射線送入X射線

色譜儀或X射線能譜儀進(jìn)行化學(xué)成分分析，特征X射線波長(zhǎng)/和原子

序數(shù)Z滿足莫塞萊定律八71=K(Z-cr)，只要測(cè)得X射線的波長(zhǎng)，進(jìn)而

測(cè)定其化學(xué)成分。

(4)俄歇電子能譜法。俄歇電子的動(dòng)能為E,由能量守恒定律Ek-

ELI=EL23+E,近似ELI=EL23,得俄歇電子的動(dòng)能E=Ek-2ELo對(duì)于每

種元素的原子來(lái)說(shuō)，EL1、EL23都有不同的特征值，只要測(cè)出電子動(dòng)能

E,就可以進(jìn)行元素鑒定。利用俄歇電子能譜法中的化學(xué)位移效應(yīng)不

但可以鑒定樣品的組分元素還可鑒定它的化學(xué)狀態(tài)。

(5)X射線光電子能譜法。X射線入射到自由原子的內(nèi)殼層上，將

電子電離成光電子，有電子能量分析測(cè)得光電子束縛能，不同源自或

同一原子的不同殼層有不同數(shù)量的特征值?？梢酝ㄟ^(guò)元素鑒定測(cè)出。

(6)二次離子質(zhì)譜法。二次離子質(zhì)譜是利用質(zhì)譜法分析初級(jí)離子入

射靶面后，濺射產(chǎn)生的二次離子而獲取材料表面信息的一種方法。二

次離子質(zhì)譜可以分析包括氫在內(nèi)的全部元素，并能給出同位素的信息，

分析化合物組分和分子結(jié)構(gòu)。

關(guān)于濺射

發(fā)布時(shí)間:2010-4-28

濺射

一、濺射的基本內(nèi)容：

1、定義：所謂濺射，就是這充滿腔室的工藝氣體在高電壓的作用

下，形成氣體等離子體(輝光放電)，其中的陽(yáng)離子在電場(chǎng)力作用

下高速向靶材沖擊，陽(yáng)離子和靶材進(jìn)行能量交換，使靶材原子獲得

足夠的能量從靶材表面逸出(其中逸出的還可能包含靶材離子)。

這一整個(gè)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，就叫做濺射。

入射離子轟擊靶面時(shí)，將其部分能量傳輸給表層晶格原子，引起靶

材中原子的運(yùn)動(dòng)。有的原子獲得能量后從晶格處移位，并克服了表

面勢(shì)壘直接發(fā)生濺射；有的不能脫離晶格的束縛，只能在原位做振

動(dòng)并波及周圍原子，結(jié)果使靶的溫度升高；而有的原子獲得足夠大

的能量后產(chǎn)生一次反沖，將其臨近的原子碰撞移位，反沖繼續(xù)下去

產(chǎn)生高次反沖，這一過(guò)程稱為級(jí)聯(lián)碰撞。級(jí)聯(lián)碰撞的結(jié)果是部分原

子達(dá)到表面，克服勢(shì)壘逸出，這就形成了級(jí)聯(lián)濺射，這就是濺射機(jī)

理。當(dāng)級(jí)聯(lián)碰撞范圍內(nèi)反沖原子密度不高時(shí)，動(dòng)態(tài)反沖原子彼此間

的碰撞可以忽略，這就是線性級(jí)聯(lián)碰撞

2、濺射的四要素：

①：靶材物質(zhì)

②：電磁場(chǎng)

③：底物

④：一整套完整配備的鍍膜設(shè)備

3、濺射收益：

3.1、離子每一次撞擊靶材時(shí)，靶材所釋放出的靶材原子。

3.2、影響濺射收益的因素：

①：等離子體中離子動(dòng)能

②：入射離子的入射角度

3.3、最大濺射收益的決定因素:

①：入射角度在45。-50。左右

②：取決于靶材物質(zhì)

3.4、入射角度的影響因素

①：由電場(chǎng)決定

②：靶材表面于入射源的相對(duì)角度

4、濺射率：

4.1、定義：每單位時(shí)間內(nèi)靶材物質(zhì)所釋放出的原子個(gè)數(shù)

4.2、濺射率的影響因素

①：離子動(dòng)能（取決于電源電壓和氣體壓力）

②：等離子密度（取決于氣體壓力和電流）

4.3、統(tǒng)計(jì)學(xué)公式：Rs（統(tǒng)計(jì)學(xué)）=d/t。

注：濺射原子溢出角度大部分在0~10度之間，因此在腔室內(nèi)所有

區(qū)域都可能被鍍上一層膜，久之會(huì)產(chǎn)生污染。所以真空濺射腔室內(nèi)

必須進(jìn)行定期清潔。

二、濺射種類：

1、反應(yīng)濺射：氧化物，氮化物作為沉積物質(zhì)

現(xiàn)象：①：靶材分子分裂，其于工藝氣體離子發(fā)生反應(yīng)，形成化合

物

②：膜層性能改變

③：靶材有可能中毒

2、二極濺射（見下圖）：二極濺射是一種經(jīng)典的標(biāo)準(zhǔn)濺射技術(shù)，其

中等離子體和電子均只沿著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)。

特征：①：無(wú)磁場(chǎng)

②：濺射率低

③：放電電壓高（＞500V）

④:鍍膜底物受熱溫度極易升高（＞500oC）

用途：主要用于金屬靶材、絕緣靶材、磁性靶材等的濺射鍍。

3、磁控濺射（見下圖）：暗區(qū)無(wú)等離子體產(chǎn)生，在磁控濺射下，電

子呈螺旋形運(yùn)動(dòng)，不會(huì)直接沖向陽(yáng)極。而是在電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的綜

合作用在腔室內(nèi)做螺旋運(yùn)動(dòng)。同時(shí)獲的能量而和工藝氣體以及濺射

出的靶材原子進(jìn)行能量交換，使氣體及靶材原子離子化，大大提高

氣體等離子體密度，從而提