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物理涂镀技术 （材料08级） 山东建筑大学 第三节 溅射镀膜 蒸发镀 离子枪 溅射镀 生产上常用该方法 第三节 溅射镀膜 一、原理 1、溅射现象 这种固体表面的原子获得了入射离子能量而脱离固体表面，进入空间的现象称为溅射 一、原理1、溅射现象 两种观点： （1）动能转变为热能——局部高温——蒸发 （2）入射粒子的动能传给靶材原子——逸出 Ne Ar Kr Xe 一、原理 1、溅射现象 2、溅射系数:每个离子溅射出的原子数---原子/离子 气体的选择： 较高的溅射系数 不与靶材发生化学反应 没有污染 资源丰富 （1）溅射系数与离子种类的关系 Ar 一、原理1、溅射现象 2、溅射系数（1）溅射系数与离子种类的关系 （2）溅射系数与溅射粒子能量 阈值 ？ ？ 离子注入效应 一、原理 1、溅射现象 2、溅射系数（1）溅射系数与离子种类的关系 （2）溅射系数与溅射粒子能量 （3）溅射系数与溅射气体的压强 气体散射效应引起的。 气体散射效应： 溅射出的靶材原子与气体分子碰撞返回靶材 不同元素靶材的溅射系数是不同的，其中Cu、Ag、Au、Pd（钯）的最大。 一、原理1、溅射现象 2、溅射系数（1）溅射系数与离子种类的关系 （2）溅射系数与溅射粒子能量 （3）溅射系数与溅射气体的压强 （4）溅射系数与靶材种类和结构的关系 一、原理 1、溅射现象 2、溅射系数 （1）溅射系数与离子种类的关系（2）溅射系数与溅射粒子能量 （3）溅射系数与溅射气体的压强（4）溅射系数与靶材种类和结构的关系 3、辉光放电（1）辉光放电现象 1．阿斯顿暗区 （电子速度低） 2．阴极辉区（电子速度高、激发） 3．阴极（克鲁克斯）暗区（电子速度更高、电离） 4．负辉区（电子速度低、激发、电子与离子复合） 5．法拉第暗区（电场弱，电子速度低、不激发） 6．正柱区（等离子区，正负离子数量相等） 7．阳极暗区（正离子被阳极排斥，浓度降低，无光） 8．阳极辉区（电子被阳极加速，速度高、激发） 辉光放电可产生Ar气正离子Ar +，有了Ar +就有了入射离子（轰击靶材的炮弹），从而可产生溅射。所以，生产上采用辉光放电进行溅射镀膜。 阴极位降区非常重要，是理解溅射镀膜原理的关键点。 蒸发镀 离子枪 溅射镀 生产上常用该方法 一、原理 1、溅射现象 2、溅射系数 3、辉光放电（1）辉光放电现象 （2）辉光放电安伏特性 汤姆逊放电 （残余电子 和带电粒子） 自持放电 负电阻区 正常辉光放电区 （辉光逐渐覆盖阴极表面电流逐渐加大） 异常辉光放电区（电流大） 弧光放电区 （电流大，电弧焊） A、阴极溅射工作区 辉光放电可产生Ar气正离子Ar +，有了Ar +就有了入射离子（轰击靶材的炮弹），从而可产生溅射。希望炮弹（入射离子）越多越好、炮弹（入射离子的能量）的轰击力越大越好 一、原理 1、溅射现象 2、溅射系数 3、辉光放电（1）辉光放电现象 （2）辉光放电安伏特性 （3）辉光放电与阴极溅射 电流大就可电离的气体分子多，入射正离子（炮弹）就多、电压高，入射正离子在负极的吸引下的加速的就快，入射离子（炮弹）的能量就大。 溅射区域 一、原理 1、溅射现象 2、溅射系数 3、辉光放电（1）辉光放电现象 （2）辉光放电安伏特性 （3）辉光放电与阴极溅射 A 阴极溅射工作区 B 靶座保护 在靶座的外面加一层阳极罩，使其与带负电的靶座之间小于阴极位降区，就不会产生辉光放电，也就不会产生溅射。从而将靶座保护起来。 安放靶材的底座被离子轰击产生溅射怎么办？ 一、原理 1、溅射现象 2、溅射系数 3、辉光放电（1）辉光放电现象 （2）辉光放电安伏特性 （3）辉光放电与阴极溅射 A 阴极溅射工作区 B 靶座保护 有时改变参数靶座保护会失灵： 增大阴阳极间的电压 增大Ar气压 然而： 减小阴阳极间的电压 减小Ar气压 ？ 抽真空10-3Pa—，通Ar气1-10Pa，通电1-5kV，辉光放电， Ar气被电离， Ar+被靶材（负极）吸引，轰击靶材，靶材原