第八章濺射法

第八章濺射法第一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、等離子體和輝光放電濺射一般是在輝光放電過(guò)程中產(chǎn)生的，輝光放電是濺射技術(shù)的基礎(chǔ)。輝光放電：真空度為10-1~10-2Torr，兩電極間加高壓，產(chǎn)生輝光放電。電流電壓之間不是線性關(guān)系，不服從歐姆定律。第二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流輝光放電伏安特性曲線暗光放電湯遜放電過(guò)渡區(qū)正常放電弧光放電第三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流輝光放電伏安特性曲線A-B:電流小，主要是游離狀態(tài)的電子，離子導(dǎo)電；電子－原子碰撞為彈性碰撞；B-C:增加電壓，粒子能量增加，達(dá)到電離所需能量；碰撞產(chǎn)生更多的帶電粒子；電源的輸出阻抗限制電壓(類似穩(wěn)壓源)。暗光放電湯遜放電過(guò)渡區(qū)正常放電弧光放電非自持放電第四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五C-D:起輝（雪崩）；離子轟擊產(chǎn)生二次電子，電流迅速增大，極板間壓降突然減小(極板間電阻減小從而使分壓下降)；D-E:電流與極板形狀、面積、氣體種類相關(guān)，與電壓無(wú)關(guān)；隨電流增大，離子轟擊區(qū)域增大；極板間電壓幾乎不變；可在較低電壓下維持放電；E-F:異常輝光放電區(qū)；電流隨電壓增大而增大；電壓與電流、氣體壓強(qiáng)相關(guān)（可控制區(qū)域，濺射區(qū)域）；F-G:弧光放電過(guò)渡區(qū)；擊穿或短路放電；自持放電第五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五特性正常輝光放電異常輝光放電陰極位降大小和電流無(wú)關(guān)和氣壓無(wú)關(guān)與電流成正比隨氣壓提高而減小陰極位降寬度和電流無(wú)關(guān)和氣壓成反比隨電流增加而減小隨電壓提高而減小電流密度和電流無(wú)關(guān)隨氣壓增加而增加隨電壓升高而增大隨氣壓增高而增大陰極斑點(diǎn)面積與電流成正比陰極全部布滿輝光正常輝光放電和異常輝光放電的特性對(duì)比第六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五dxdxnxnx+dnxnajan0j0陰極陽(yáng)極第七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五dxdxnxnx+dnxnajan0j0陰極陽(yáng)極維持放電進(jìn)行的兩個(gè)必要過(guò)程：1.電離過(guò)程，a來(lái)表示電子對(duì)氣體的體積電離系數(shù)。2.轟擊陰極過(guò)程，以g表示離子的表面電離系數(shù)。假設(shè)開(kāi)始時(shí)陰極發(fā)射電子數(shù)為n0，發(fā)射電流為j0，如圖所示，則此過(guò)程中產(chǎn)生的新離子數(shù)：自持放電條件：第八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五一個(gè)過(guò)程后陰極發(fā)射電子數(shù)：兩個(gè)過(guò)程后陰極發(fā)射電子數(shù)：穩(wěn)定時(shí)陰極發(fā)射電子數(shù)：穩(wěn)定時(shí)到達(dá)陽(yáng)極電子數(shù)：第九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五穩(wěn)定時(shí)陽(yáng)極電流密度：空間各點(diǎn)的電流密度：維持自持放電的條件：第十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五設(shè)氣體的電離能eUi,電子能量高于eUi，電離幾率為1，低于eUi，電離幾率為0。極板間電場(chǎng)強(qiáng)度E，要產(chǎn)生電離電子的自由程至少li,第十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五輝光放電的帕邢曲線不同氣體的曲線不同一般的取比較小的Pd值第十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五輝光放電示意圖第十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五輝光放電示意圖阿斯頓暗區(qū)：慢電子區(qū)域；陰極輝光：激發(fā)態(tài)氣體發(fā)光；克魯克斯暗區(qū)：氣體原子電離區(qū)，電子離子濃度高(電壓降主要在前面的三個(gè)區(qū)域：陰極位降區(qū))；負(fù)輝光：電離；電子－離子復(fù)合；正離子濃度高；法拉第暗區(qū)：慢電子區(qū)域，壓降低，電子不易加速；第十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五輝光放電時(shí)光強(qiáng)、電壓、電場(chǎng)強(qiáng)度、電荷密度的分布襯底放在陰極輝光區(qū)電極鞘層，鞘層電壓降：第十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五輝光放電中的粒子、能量和溫度第十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五Ee~2eV，Te~23000KEi~0.04eV，Ti~500KEn~0.025eV，Tn~293KTv~3800K，Tro~2800K所以輝光放電為非平衡過(guò)程。對(duì)于1Pa左右的氣壓，電子和離子的總量約占全部粒子總量的10-4。第十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五粒子轟擊固體表面或薄膜產(chǎn)生的效應(yīng)濺射僅是離子對(duì)物體表面轟擊時(shí)可能發(fā)生的物理過(guò)程之一。4、離子與物質(zhì)的相互作用，濺射及其濺射參數(shù)第十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五不同能量和離子/原子質(zhì)量比下不同的離子轟擊過(guò)程第二十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五Si單晶上Ge沉積量與入射Ge+離子能量間的關(guān)系(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)第二十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五(1)從單晶靶材逸出的原子，其分布并不符合正弦規(guī)律，而趨向于晶體密度最高的方向；(2)濺射系數(shù)不僅決定于轟擊離子的能量，同時(shí)也決定于其質(zhì)量；(3)存在其一臨界能量，在它之下不能產(chǎn)生濺射；(4)離子能量很高時(shí)，濺射系數(shù)減小；(5)濺射原子的能量比熱蒸發(fā)原子能量高許多倍；(6)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電子轟擊產(chǎn)生濺射。濺射機(jī)制：局部加熱蒸發(fā)機(jī)制動(dòng)能直接傳遞機(jī)制第二十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射一般發(fā)生在數(shù)個(gè)原子層的范圍內(nèi)，大量能量轉(zhuǎn)變?yōu)榘胁牡臒岵煌芰糠秶臑R射機(jī)制(a)Singleknock-on(lowenergy),(b)linearcascade,(c)spike(highenergy),

第二十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射閾值：將靶材原子濺射出來(lái)所需的入射離子最小能量值。與入射離子的質(zhì)量關(guān)系不大，但與靶材有關(guān)，濺射閾值隨靶材序數(shù)增加而減小，20~40eV。濺射參數(shù)：濺射閾值，濺射產(chǎn)額，沉積速率，濺射原子的能量第二十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五薄膜的沉積速率與濺射產(chǎn)額（SputteringYield）成正比，所以濺射產(chǎn)額是衡量濺射過(guò)程效率的參數(shù)。濺射產(chǎn)額（SputteringYield）經(jīng)驗(yàn)公式：US為表面結(jié)合能，a(M2/M1)只與M2，M1相關(guān)的常數(shù)。Eth是原子從晶格點(diǎn)陣被碰離，產(chǎn)生碰撞級(jí)聯(lián)所必須的能量閾值，是Us和M2/M1的函數(shù)。Sn(E)是彈性碰撞截面，也是能量與原子質(zhì)量及原子序數(shù)的函數(shù)。第二十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五影響濺射產(chǎn)額的因素：靶材料（靶表面原子結(jié)合能）；轟擊離子的質(zhì)量；轟擊離子的能量；

轟擊原子的入射角。第二十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五Ar離子在400KV加速電壓下對(duì)各種元素的濺射產(chǎn)額取決于表面原子束縛能靶材料的影響第三十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射率與入射離子的關(guān)系1.Ag靶；2.Cu靶；3.W靶入射離子種類的影響第三十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五Ni的濺射產(chǎn)額與入射離子種類和能量之間的關(guān)系入射離子能量的影響低能端外推可得濺射閾值。第三十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射產(chǎn)額隨離子入射角度的變化單晶靶不遵循此分布第三十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五出射原子的欠余弦分布第三十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五半導(dǎo)體材料的濺射多晶靶：各向同性。單晶靶低溫，各向同性高溫，各向異性，原子從密排方向射出如FCC的[110]，[100]，[111]第三十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體壓強(qiáng)的影響第三十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射原子的能量分布原子數(shù)原子能量能量為80~1200eV的離子轟擊下，從[110]方向逸出的銅原子能量分布第三十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五沉積速率：Q為沉積速率，C為表示濺射裝置特性的常數(shù)，I為離子流，r為濺射系數(shù)。濺射系數(shù)本身是濺射電壓與濺射離子種類得函數(shù)。沉積速率與靶到基片的距離、濺射電壓、濺射電流等有關(guān)。第四十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五沉積過(guò)程中的污染（1）真空室的腔壁和真空室中的其他零件可能含有吸附氣體、水氣和二氧化碳。由于輝光中電子和離子的轟擊作用，這些氣體可能重新釋出。解決辦法：可能接觸輝光的一切表面部必須在沉積過(guò)程中適當(dāng)?shù)乩鋮s以便使其在沉積的最初幾分鐘內(nèi)達(dá)到熱平衡(假設(shè)在適當(dāng)位置有一遮斷器)；也可在抽氣過(guò)程中進(jìn)行高溫烘烤。（2）基片表面的污染。第四十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五不同元素的濺射產(chǎn)額沒(méi)有平衡蒸汽壓那么大；蒸發(fā)法中熔體中的快速擴(kuò)散和對(duì)流使熔體很快達(dá)到均勻，而濺射法中，固體表面在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的濺射后能使濺射產(chǎn)額比穩(wěn)定。合金的濺射和沉積濺射制膜的化學(xué)成分與靶材基本一致，與蒸發(fā)不同：第四十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五設(shè)組分CA=nA/n,CB=nB/n,n=nA+nB設(shè)有ng原子入射，則表面的剩余組分比初始：若SA>SB最終：第四十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五被濺射出的粒子的一些特性大多數(shù)為中性不帶點(diǎn)的粒子。濺出的粒子的能量因?yàn)R射條件、靶材原子的鍵能和結(jié)晶方向等因素而異。

e.g.Ge(1.2KeV,Ar+)~15eV帶有較大動(dòng)能的粒子，可促成表面鍵合較弱的污染物脫離，並促進(jìn)增原子在表面的擴(kuò)散，但也多少會(huì)造成一些因撞擊而產(chǎn)生的缺陷。帶有較大動(dòng)能的粒子會(huì)引起襯底溫度的升高。第四十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射沉積的另一個(gè)特點(diǎn)是，在濺射過(guò)程中入射離子與靶材之間有很大能量的傳遞。因此，濺射出的原子將從濺射過(guò)程中獲得很大的動(dòng)能，其數(shù)值一敗可以達(dá)到5—20eV。相比之下，由蒸發(fā)法獲得的原子動(dòng)能一般只有0.1eV。這導(dǎo)致在沉積過(guò)程中，高能量的原子對(duì)于襯底的撞擊一方面提高了原子自身在沉積表面的擴(kuò)散能力，另一方面也將引起襯底溫度的升高。在濺射沉積過(guò)程中，引起襯底溫度升高的能量有以下三個(gè)來(lái)源：

(1)原子的凝聚能；

(2)沉積原子的平均動(dòng)能；

(3)等離子體中的其它粒子，如電子、中性原子等的轟擊帶來(lái)的能量。第四十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五離子轟擊在濺射過(guò)程中的作用1)在膜層沉積之前的離子濺射清洗2)離子轟擊對(duì)基體和鍍層交界面的影響

a)使基體中產(chǎn)生缺陷；

b)熱效應(yīng)；

c)物理混合；反沖注入，偽擴(kuò)散層。3)離子轟擊在薄膜生長(zhǎng)中的作用

a)優(yōu)先去除松散結(jié)合的原子；

b)增強(qiáng)擴(kuò)散和反應(yīng)活性，提高成核密度；

c)對(duì)形貌的影響(晶粒的擇優(yōu)取向)；

b)對(duì)沉積膜組分的影響；

c)對(duì)膜層物理性能的影響（應(yīng)力，結(jié)合力）第四十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五對(duì)形貌的影響平滑粗糙化第四十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五對(duì)膜層結(jié)構(gòu)的影響膜層的晶粒尺寸和內(nèi)應(yīng)力膜層的晶面間距第四十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射方法和濺射裝置直流濺射(二極，三極，四極)射頻濺射磁控濺射反應(yīng)濺射其它濺射技術(shù)第四十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.直流濺射（雙極型）直流濺射沉積裝置示意圖電壓約1－5kV，出射原子的速率約3-6x105cm/s，能量約10-40eV，到達(dá)基板的原子能量約1-2eV。第五十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五放電電流與氣壓和偏壓的關(guān)系：i～K(P)VmK(P)隨氣壓的增加而增加，m≈5或更大；離子平均能量隨氣壓的增加而下降，濺射產(chǎn)額降低；沉積率在100mTorr(10Pa)附近最大；?薄膜生長(zhǎng)速率：Pdensity功率密度(W/cm2)、g陰-陽(yáng)極間距、E平均濺射能量;γe湯生二次電子發(fā)射系數(shù)、ρ原子密度，與材料有關(guān);<xth>濺射原子熱化的平均距離，與氣體壓強(qiáng)有關(guān)；第五十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射沉積速率與工作氣壓間的關(guān)系第五十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射原子與氣體原子的碰撞導(dǎo)致濺射原子的散射（方向及能量無(wú)序），到達(dá)基片的幾率隨極板間距增加降低。一般要確保薄膜的均勻性，極板間距是克魯克暗區(qū)的兩倍，陰極平面面積為基片面積的兩倍。低氣壓濺射：降低污染，提高濺射原子的平均能量；需額外的電子源；外加磁場(chǎng)或高頻放電提高離化率。濺射設(shè)備的中心問(wèn)題：增加電子對(duì)氣體的電離效率第五十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流三極濺射：可以在低壓強(qiáng)(<0.13Pa)下運(yùn)行，但放電過(guò)程難控制，重復(fù)性差等離子體的密度可通過(guò)改變電子發(fā)射電流和加速電壓來(lái)控制。離子對(duì)靶材轟擊能量可通過(guò)靶電壓加以控制。從而解決了二極濺射中靶電壓、靶電流及氣壓之間相互約束的矛盾。電子發(fā)射不穩(wěn)定，造成放電不穩(wěn)定第五十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五優(yōu)點(diǎn)：裝置簡(jiǎn)單，容易控制，制膜重復(fù)性好（P，U，I）。缺點(diǎn)：

1)工作氣壓高(10~2Torr)，高真空泵不起作用；

2)沉積速率低；

3)基片升溫高；

4)只能用金屬靶(絕緣靶導(dǎo)致正離子累積)；直流濺射第五十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.射頻濺射第五十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五射頻濺射原理圖第五十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五射頻頻率：13.56MHz；電子作振蕩運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)了路徑，不再需要高壓；射頻濺射可制備絕緣介質(zhì)薄膜；射頻濺射的負(fù)偏壓作用，使之類似直流濺射。無(wú)負(fù)偏壓有負(fù)偏壓第五十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.磁控濺射

1)磁控濺射的原理和裝置第五十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五不同磁場(chǎng)方向的效應(yīng)第六十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五磁控濺射中電子運(yùn)動(dòng)示意圖第六十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五各種不同的磁控濺射裝置增加電子對(duì)氣體的電離效率第六十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第六十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第六十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2)磁控濺射的特點(diǎn)：(a)

二次電子以園滾線的形式在靶上循環(huán)運(yùn)動(dòng)，路程足夠長(zhǎng)，電子使原子電離的機(jī)會(huì)增加。(b)提高了電離效率，工作氣壓可降低到10-310-4Torr，減少了工作氣體與濺射原子的散射作用，提高了沉積速率。(c)高密度等離子體被電磁場(chǎng)束縛在靶面附近，不與基片接觸。這樣，電離產(chǎn)生的正離子能有效地轟擊靶面；基片又免受等離子體地轟擊，制膜過(guò)程中溫升較小。有效地解決了直流濺射中基片溫升高和濺射速率低兩大難題

第六十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五不同濺射方法靶電壓和靶電流密度的比較第六十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五非平衡磁控靶第六十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五非平衡磁控靶示意圖磁力線延伸到襯底，對(duì)襯底進(jìn)行適當(dāng)濺射第六十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五雙磁極濺射第六十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五存在的問(wèn)題：不能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)磁性材料的低溫高速濺射用絕緣材料的靶會(huì)使基板溫度上升靶子的利用率低(10%-30%)，靶表面不均勻?yàn)R射反應(yīng)性磁控濺射中的電弧問(wèn)題膜的均勻性靶的非均勻腐蝕及內(nèi)應(yīng)力顆粒（重濺射）第七十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五靶的利用率第七十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五在濺射氣體中加入少量的反應(yīng)性氣體如N2,O2,烷類等，使反應(yīng)氣體與靶材原子一起在襯底上沉積，對(duì)一些不易找到塊材制成靶材的材料，或在濺射過(guò)程中薄膜成分容易偏離靶材原成分的，都可利用此方法。

反應(yīng)氣體：如O2,N2,NH3,CH4,H2S氧化物，如Al2O3,SiO2,In2O3,SnO2碳化物，如SiC,WC,TiC,DLC氮化物，如TiN,AlN,Si3N4硫化物，如CdS,ZnS,CuS4.反應(yīng)性氣體濺射（ReactiveGasSputtering）第七十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第七十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第七十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五反應(yīng)也可能在靶上或基板上進(jìn)行=>靶中毒?；衔锏臑R射產(chǎn)率約為純金屬的10%~20%

等離子體中的化學(xué)反應(yīng)：活性高，如Ar+反應(yīng)活性類似于Cl原子反應(yīng)速率：第七十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五反應(yīng)濺射中反應(yīng)氣體分壓與輸入氣流的遲滯回路。第七十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五反應(yīng)濺射的模型圖第七十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五穩(wěn)態(tài)時(shí)靶上化合物濺射速率與形成速率相等：靶的消耗速率：穩(wěn)態(tài)時(shí)襯底上化合物生成速率與被金屬覆蓋速率相等：第七十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五輸入氣體總量：靶上的反應(yīng)襯底上的反應(yīng)泵抽走的量聯(lián)立上述方程，可解出反應(yīng)氣體分壓Pr，濺射率R等與輸入氣體量的關(guān)系。第七十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第八十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五Ti靶；靶電壓415~430V；靶-基片距離13cm；濺射氣體N2/Ar或N2；總壓強(qiáng)0.47Pa；沉積率~1mm/h第八十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五非攙雜Si靶；濺射氣體O2/Ar；靶-基片距離8cm；濺射壓強(qiáng)0.7～2Pa；濺射功率3.0kW；基片溫度為室溫；薄膜中磷含量可達(dá)3x1021cm-3，且可由坩鍋溫度和濺射氣體壓強(qiáng)控制。第八十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五反應(yīng)濺射的實(shí)例第八十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射薄膜的質(zhì)量第八十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五校準(zhǔn)濺射(Collimatedsputtering)基團(tuán)到達(dá)襯底的角度范圍小會(huì)導(dǎo)致沉積的薄膜不均勻；但是如果需要沉積到較深的結(jié)構(gòu)內(nèi)，大的角度范圍也不合適（底部沉積量小，或者形成尖端）。圖形襯底第八十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五Collimatedsput.(Cont.2)只有某一角度范圍內(nèi)的基團(tuán)才能到達(dá)襯底;校準(zhǔn)器作用相當(dāng)于過(guò)濾器；70-90%的基團(tuán)被過(guò)濾掉，使沉積速率大大降低；校準(zhǔn)配件需要清潔或者更換，提高了成本；適合于沉積阻擋層或接觸層（需要的沉積量少）；第八十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五采用校準(zhǔn)沉積和傳統(tǒng)沉積技術(shù)時(shí)，底部覆蓋率和凹坑形狀比的關(guān)系；第八十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱濺射(Hotsputtering)改進(jìn)覆蓋；基本思想是在沉積過(guò)程中將襯底加熱到>450oC；表面擴(kuò)散速率提高，由于受表面能減小的驅(qū)動(dòng)，表面平滑；通常先在低溫下沉積以改進(jìn)黏附；然后再用熱濺射法。第八十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射靶澆鑄，噴鑄，燒結(jié)，碾壓純度致密性：電弧，顆粒，放氣，非均勻刻蝕水冷問(wèn)題：靶的斷裂濺射法的缺點(diǎn)：濺射設(shè)備復(fù)雜，需要真空系統(tǒng)及高壓裝置；基片溫度會(huì)升高；濺射速率慢。0.01~0.5mm/分鐘。第八十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五濺射法與蒸發(fā)法的比較第九十頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第九十一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五8.3離子鍍?cè)谡婵諚l件下，利用氣體放電使氣體或被蒸發(fā)物部分離化，產(chǎn)生離子轟擊效應(yīng)，最終將蒸發(fā)物或反應(yīng)物沉積在基片上。結(jié)合蒸發(fā)與濺射兩種薄膜沉積技術(shù)而發(fā)展的一種PVD方法。1產(chǎn)生輝光；2蒸發(fā)離化；3被加速；4沉積成膜濺射和沉積同時(shí)進(jìn)行第九十二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五離子鍍的類型和特點(diǎn)1－陽(yáng)極2－蒸發(fā)源3－進(jìn)氣口4－輝光放電區(qū)5－陰極暗區(qū)6－基片7－絕緣支架8－直流電源9－真空室10－蒸發(fā)電源11－真空系統(tǒng)直流二極型離子鍍第九十三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五電子束輔助離子鍍第九十四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五反應(yīng)性電子束輔助離子鍍第九十五頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五直流三極型1－陽(yáng)極2－進(jìn)氣口3－蒸發(fā)源4－電子吸收極5－基片6－熱電子發(fā)射極7－直流電源8－真空室9－蒸發(fā)電源10－真空系統(tǒng)第九十六頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第九十七頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五射頻放電離子鍍1－溶化坩堝2－熱電偶3－基片支持架(陰極)4－真空室5－基片6－RF線圈7－匹配箱8－同軸電纜9－高頻電源10－加速用直流電源11－蒸發(fā)電源12－真空系統(tǒng)13－真空計(jì)14－調(diào)節(jié)閥15－反應(yīng)氣體入口第九十八頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五陰極電弧等離子體沉積離化率高，離化的離子動(dòng)能高(40-100eV)?？沙练e復(fù)雜形狀基片，沉積率高，均勻性好，基片溫度低，易于制備理想化學(xué)計(jì)量比的化合物或合金。第九十九頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第一百頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第一百零一頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五增加了對(duì)沉積束團(tuán)的控制；與基片結(jié)合良好；在低溫下可實(shí)現(xiàn)外延生長(zhǎng)；形貌可變；可合成化合物；可在低溫襯底沉積，避免高溫引起的擴(kuò)散離子鍍的優(yōu)點(diǎn)第一百零二頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五離子鍍過(guò)程中的離化率問(wèn)題離子鍍是在等離子體內(nèi)，蒸發(fā)或?yàn)R射的原子部分或大部分被離化的情況下進(jìn)行沉積的。離化率即被電離的原子占全部蒸發(fā)原子的百分比。二極型：0.1~2%射頻：10%多弧:60~80%第一百零三頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五離子鍍的粒子繞射性離子鍍的工作氣壓約10-1Pa，比普通的真空蒸鍍10-4高，所以蒸發(fā)原子的平均自由程低，散射嚴(yán)重，所以繞射性好。

在氣體放電的離子鍍中，沉積粒子呈現(xiàn)正電性，從而受到處于負(fù)電位的基片的吸引作用。離子鍍的粒子繞射性提高薄膜對(duì)于復(fù)雜外形表面的覆蓋能力。第一百零四頁(yè)，共一百一十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五Plotsoffront/backfilmthicknessratio(R)vssource-substratedistance(l).Curvesarefordifferentvaluesofl

Thecoatingthicknessuniformitymodelisalsophysicallydepi