薄膜制备技术 part 3 真空蒸镀 I 基本方法.pdf

第三章：真空蒸镀 第三章：真空蒸镀 真空蒸镀 薄膜沉积中的共性问题：超净室 镀膜中的气泡是影响膜的特性和附着强度的最大障碍 之一，灰尘是产生气泡的主要原因。。 超净室＋超净真空室 超净真空室：除尘，抽气时防止产生湍流。 薄膜沉积中的共性问题：超净室 超净室，不能产生灰尘： 1、油封机械泵所排出的气体要接到室外； 2 、用无皮带的直连泵或将泵装在室外； 3 、用塑料纸张或使用不产生灰尘的纸； 4 、不能用铅笔； 百级超净室：测试一立方英尺/分钟，0.5 微米的尘小于100个 人体污染：呼出气体中颗粒的污染距离0.6- 1m，打喷嚏的污染距离4~5m 。主要是含有 矿物质和盐如钠，钙，铁，镁，氯，铝， 硫，钾，磷。 大气中的尘埃粒子及其大小范围 芯片特征尺寸和沾污控制 物理气相沉积 定义： 物理气相沉积(Physical vapor deposition ） 是利用某种物理过程，如物质的热蒸发或在受到 粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物 质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程。 物理气相沉积 特点（与CVD相比） (1) 需要使用固态的或者熔融态的物质作为蒸发源； (2) 源物质经过物理过程而进入气相； (3) 需要相对较低的气体压力环境； a) 其它气体分子对于气相分子的散射作用较小， b) 气相分子的运动路径近似为一条直线； c) 气相分子在衬底上的沉积几率接近100 ％。 (4) 在气相中及在衬底表面大多不发生化学反应。 真空蒸发原理 定义： 真空蒸发镀膜法（简称真空蒸镀）是在真空室 中，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原 子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到基 片表面，凝结形成固态薄膜的方法。 真空蒸发原理 P≤10-6 Torr 薄膜形成 主要组成： (1) 真空室； (2) 蒸镀材料； (3) 激活源； (4) 衬底； (5) 其它：加热 器、测温器等。 “s-g-s” 蒸发的基本过程 （1）蒸发过程：通过能量转移，凝聚相→气相 该阶段的主要作用因素：饱和蒸气压 （2 ）输运过程：蒸气流在蒸发源与基片之间的飞行 该阶段的主要作用因素：分子平均自由程 （3 ）淀积过程：在衬底表面，凝聚→成核→核生长→ 连续薄膜。 蒸发的特点 (1) 优点： (2) 缺点： 成膜速度快0.1～50 μm/min; 薄膜附着力小； 设备比较简单，操作容易； 结晶度低； 薄膜生长机理较单纯； 台阶覆盖性差； 制得薄膜纯度高； 工艺重复性不够好; 膜厚可控性好； 薄膜质量不高。 用掩模可以获得清晰的图形。 饱和蒸气压 气体与蒸气 对于每一种气体都有一个特定的温度，高于此温度 时，气体不能通过等温压缩而液化，这个温度称为 该气体的临界温度。 温度高于临界温