物理气相沉积.pptVIP

二、蒸发方法蒸发源：加热待蒸发材料并使之挥发的器具称为蒸发源，也称加热器。蒸镀方法主要有下列几种：电阻加热法：让大电流通过蒸发源，加热待镀材料，使其蒸发的简单易行的方法。添加标题对蒸发源材料的基本要求是：高熔点，低蒸气01添加标题压，在蒸发温度下不会与膜料发生化学反应或02添加标题互溶，具有一定的机械强度，且高温冷却后脆03添加标题性小等性质。常用钨、钼、钽等高熔点金属材料。04添加标题按照蒸发材料的不同，可制成丝状、带状和板状等。05电阻加热蒸发源2.电子束加热：即用高能电子束直接轰击蒸发物质的表面，使其蒸发。由于是直接在蒸发物质中加热，避免了蒸发物质与容器的反应和蒸发源材料的蒸发，故可制备高纯度的膜层。一般用于电子原件和半导体用的铝和铝合金，此外，用电子束加热也可以使高熔点金属（如W，Mo，Ta等）熔化、蒸发。高频感应加热蒸发源高频感应加热：在高频感应线圈中放入氧化铝和石墨坩埚，蒸镀的材料置于坩锅中，通过高频交流电使材料感应加热而蒸发。此法主要用于铝的大量蒸发，得到的膜层纯净而且不受带电粒子的损害。8.1.3溅射镀膜在真空室中，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，然后在工件表面沉积的过程。在溅射镀膜中，被轰击的材料称为靶。由于离子易于在电磁场中加速或偏转，所以荷能粒子一般为离子，这种溅射称为离子溅射。用离子束轰击靶而发生的溅射，则称为离子束溅射。、溅射镀膜方法（1）直流二极溅射二极溅射是最早采用的一种溅射方法。以镀膜材料为阴极，而被镀膜材料为阳极。阴极上接1～3kV的直流负高压，阳极通常接地。工作时先抽真空，再通氩气，使真空室内达到溅射气压。接通电源，阴极靶上的负高压在两极间产生辉光放电并建立起一个等离子区，其中带正电的氩离子在阴极附近的阴极电位降作用下，加速轰击阴极靶、使靶物质表面溅射，并以分子或原子状态沉积在基片表面，形成靶材料的薄膜。靶材01基材02阳极03阴极04辉光放电产生离子05溅射气体Ar06直流二极溅射07这种装置的最大优点是结构简单，控制方便。缺点有：因工作压力较高,膜层有沾污；沉积速率低，不能镀10μm以上的膜厚；由于大量二次电子直接轰击基片使基片温升过高。三极溅射三极溅射是在二极溅射的装置上附加一个电极—热阴极，发射热电子，热电子在电场吸引下穿过靶与基极间的等离子体区，使热电子强化放电，它既能使溅射速率有所提高，又能使溅射工况的控制更为方便。这样，溅射速率提高，由于沉积真空度提高，镀层质量得到改善。（3）磁控溅射磁控溅射是70年代迅速发展起来的新型溅射技术。其特点是在阴极靶面上建立一个环状磁靶，以控制二次电子的运动，离子轰击靶面所产生的二次电子在电磁场作用下，被压缩在近靶面作回旋运动，延长了到达阳极的路程，大大提高了与气体原子的碰撞概率，因而提高溅射率。磁控溅射目前已在工业生产中实际应用。这是由于磁控溅射的镀膜速率与二极溅射相比提高了一个数量级。具有沉积速率、基片的温升低、对膜层的损伤小等优点。1974年Chapin发明了适用于工业应用的平面磁控溅射靶，对进入生产领域起了推动作用。（4）反应溅射#2022二、溅射镀膜的特点#2022三、溅射的用途溅射薄膜按其不同的功能和应用可大致分为机械功能膜和物理功能膜两大类。前者包括耐摩、减摩、耐热、抗蚀等表面强化薄膜材料、固体润滑薄膜材料；后者包括电、磁、声、光等功能薄膜材料等。采用Cr，Cr-CrN等合金靶或镶嵌靶，在N2,CH4等气氛中进行反应溅射镀膜，可以在各种工件上镀Cr,CrC,CrN等镀层。纯Cr的显微硬度为425～840HV，CrN为1000～350OHV，不仅硬度高且摩擦系数小，可代替水溶液电镀铬。电镀会使钢发生氢脆、速率慢，而且会产生环境污染问题。用TiN，TiC等超硬镀层涂覆刀具、模具等表面，摩擦系数小，化学稳定性好，具有优良的耐热、耐磨、抗氧化、耐冲击等性能，既可以提高刀具、模具等的工作特性，又可以提高使用寿命，一般可使刀具寿命提高3～10倍。TiN，TiC，Al2O3等膜层化学性能稳定，在许多介质中具有良好的耐蚀性，可作基体材料保护膜。8.1.4离子镀膜离子镀的原理离子镀是在真空条件下，借助于一种惰性气体的辉光放电使气体或被蒸发物质部分离化，气体或被蒸发物质离子经电场加速后对带负电荷的基体轰击的同时把蒸发物或其反应物沉积在基体上。二、离子镀的特点（1）离子镀可在较低温度下进行。化学气相沉积一般均需在900℃以上进行，所以处理后要