浅谈物理气相淀积.ppt

2009-10-18 * 4、反应溅射 适用场合 适用于多组分薄膜淀积。 工作原理 采用纯金属作为溅射靶材，在工作气体中加入适量的活性气体，使其在溅射淀积的同时生成特定的化合物，从而一步完成从溅射、反应到多组分薄膜淀积的步骤。这种技术称为反应溅射方法。 活性气体分压与化合物形成的关系 提高等离子体中活性气体的分压有利于化合物的形成。 缺点 活性气体压力和溅射功率增加，靶材表面形成相应化合物，降低材料的溅射和淀积速率。 2009-10-18 * 5、偏压溅射 适用场合 需要改善溅射淀积薄膜的组织结构的应用场合。 工作原理 偏压溅射就是在一般溅射设置的基础上，在衬底与靶材之间施加一定大小的偏置电压，以改变入射到衬底表面的带电粒子的数量和能量的方法。 例如， 偏压溅射可改变金属薄膜的电阻率、薄膜的硬度、介电常数、对光的折射率、密度、附着力等。 2009-10-18 * 6、接触孔中薄膜的溅射淀积 存在的问题 接触孔深宽比大于一的填充任务困难； 原因1：溅射原子以气态传输时会发生碰撞； 原因2：溅射原子离开靶面时严格遵守余弦分布； 解决办法及其局限性 采用带有准直器的溅射方法；准直器的宽深比越大，接触孔底部的覆盖率越大。 降低淀积速率；因溅射次数的增加，准直器孔径减小，淀积速率减小；增加了粒子污染。 2009-10-18 * 2009-10-18 * 7、长投准直溅射技术 长投准直溅射是一种不用准直器，而能改善接触孔底部覆盖效果的溅射技术。 靶与硅片的距离约为传统磁控溅射系统的5~6倍。 相当于只有一个孔的准直器。 2009-10-18 * 第五章 物理气相淀积习题 物理气相淀积最基本的两种方法是什么方法？用一句话概括这两种方法制备薄膜的过程。 真空蒸发法制备薄膜为何应在高真空度下进行？ 什么等离子体？解释等离子鞘层的成因。 什么是溅射率？简述溅射率与入射离子能量、离子种类、靶材种类及离子入射角度的关系。 * 蒸发的原子或分子在残余气体中相互碰撞，同时又会与真空室壁碰撞，从而不断改变运动方向并降低运动速度。 * 软x射线就是频率比较低的x射线。硬x射线就是频率比较高的x射线。 * 热蒸发：无论是电阻、电子束、激光、高频感应加热，都将热能转化为汽化热 * 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，在电极加上直流电压。讨论平板电极间电压与电流的关系。 * * 溅射区域通常选择反常辉光放电区。 * 非弹性碰撞可以使电子大部分能量转移给其他质量较大的粒子，引起激发或电离。分析式（5.3） * 讨论在直流电场情况下，非金属电极的会出现的状况。引出射频溅射。 * 讨论交流辉光放电的频率 * 由直流溅射的两个缺点，可能对薄膜产生污染，引出磁控溅射。 * 化合物在溅射过程中会发生分解，故薄膜物质与靶材的化学组成有很大的差别。 2009-10-18 * 3、辉光放电区 电流电压特性 电流大幅度增加，放电电压显著降低，随后电压保持恒定。 原因 气体击穿，气体内阻随着电离度的增加而显著下降，故cd段出现电流增加、电压下降的负阻现象，称为前期辉光放电； de段电流增加、而电压一定，称为正常辉光放电区，在该放电区，阴极有效放电区内的电流密度保持恒定，而阴极有效放电面积(产生辉光的表面积)增加，故电流增加。 2009-10-18 * 正常辉光放电的电流密度 随气体压强的增加而增大；凹面形阴极的电流密度比平板形阴极大数十倍。 非自持放电 若不存在自然电离源（如高能宇宙射线等），则放电不会发生，这种放电方式称非自持放电； 无光放电和汤生放电属于非自持放电。 自持放电 气体击穿后，电子和正离子是来源于电子的碰撞和正离子的轰击，即不存在自然电离源也将继续下去，这种放电方式称为自持放电； 辉光放电属于自持放电。 2009-10-18 * 4、反常辉光放电区 电流电压特性 放电电压、电流同时增大。 原因 整个阴极全部由辉光放电覆盖后，只有增大功率才能增加阴极的电流密度，从而增大电流。 辉光布满整个阴极后，再增加电流，离子层已无法向四周扩散，这样正离子层便向阴极靠拢，正离子与阴极间距缩短，此时要想提高电流密度，则必须增大阴极压降，使正离子有更大的能量去轰击阴极，产生更多的二次电子。 2009-10-18 * 5、辉光放电区的讨论 对于辉光放电，整个放电管将呈现明暗相间的光层，这八个发光强度不同的区域分别为 阿拉斯顿暗区、阴极辉光区、阴极暗区、负辉光区、法拉第暗区、正柱（等离子）区、阳极辉光区和阳极暗区。 阴极辉区形成原因 向阴极运动正离子与阴极发射出的二次电子发生复合，而在阴极附近产生一明亮的发光层。 阴极暗区形成原因 二次电子和离子的主要加速区 负辉光区形成原因 获得加速的电子与气体原子发生碰撞而电离的区域，发光最强区 2009-