1、PVD(Sputter)介绍,PVD(Sputter)介绍,1:PVD:即物理气相沉积(Physicql Vapor Deposition)的简称,包括真空蒸发镀膜,溅射镀膜,离子束和离子助,外延膜沉积技术等四大类. 2:PECVD:即等离子增强化学气相沉积(Plasma-Enhanced Chmical vapor Deposition),其他还有LPCVD ,MOCVD, 等. APCVD,PVD(Sputter)介绍,一、Sputter(溅镀)定义及种类: 1、定义:所谓溅镀(Sputter)乃指物体以离子撞击时,被溅射飞散出.具体过程:被电离之气体离子如Ar离子等受到阴极加速快速与靶材
2、表面撞击时,在靶材表面被电场所放出的电子中和而呈中性,但仍保存其运动能量与植入靶材内部,而靶材固体内部受此异离子植入而损伤其结晶,同时构成结晶格的原子间相互重复碰撞,最终使表面的原子及分子被放出至界外。如此原子大小的粒子从固体表面撞击分离而构成离子,此称为溅镀(Sputter),又称电浆放电。如果将气体加热至极高温或任其与高能量粒子相撞击,电子可由原分子中释出,形成一带正负电粒子的集合体,称为电浆或等离子体(Plasma);,PVD(Sputter)介绍,2、电浆放电系统种类:电浆放电系统可分为以下几种热电阻式、电子束式、直流溅射、射频溅射、离子溅射、镭射剥镀、分子束磊晶系统、冷阴极电弧电浆沉
3、积; 3、溅镀的模型:图2中的母球代表被电离后的气体分子,而红色各球则代表将被溅镀之靶材(Si、ITO&Ti等),图3则代表溅镀后被溅射出的原子、分子等的运动情形;即当被加速的离子与表面撞击后,通过能量与动量转移过程(如图4),低能离子碰撞靶时,不能从固体表面直接溅射出原子,而是把动量转移给被碰撞的原子,引起晶格点阵上原子的链锁式碰撞。这种碰撞将沿着晶体点阵的各个方向进行。同时,碰撞因在原子最紧密排列的点阵方向上最为有效,结果晶体表面的原子从邻近原子那里得到愈来愈大的能量,如果这个能量大于原子的结合能,原子就从固体表面从各个方向溅射出来;,PVD(Sputter)介绍,PVD(Sputter)
4、介绍,二、磁控溅镀相关知识: 1、物理依据:在磁感强度为B的磁场中,电荷为q、运动速度为 v的带电粒子,所受的磁场力为F称为洛仑兹力,F=qvXB 。如图示,PVD(Sputter)介绍,3、Sputter Coating成膜过程:溅射过程是以动量传递的离子轰击为基础的动力学过程。具有高能量的入射离子与靶原子产生碰撞,通过能量传递,使靶原子获得一定动能之后脱离靶材表面飞溅出来。 从溅射靶中出来的沉积粒子入射基体表面之后,在基体表面上形成吸附原子后,它便失去了在表面法线方向的动能,只具有与表面水平方向相平行运动的动能。依靠这种动能,吸附原子在表面上作不同方向的表面扩散运动.在表面扩散过程中,单个
5、吸附原子间相互碰撞形成原子对之后才能产生凝结。经过吸附、凝结、表面扩散迁移、碰撞结合形成稳定晶核。然后再通过吸附使晶核长大成小岛,岛长大后互相联结聚结,最后形成连续状薄膜。,PVD(Sputter)介绍,三、Sputter三要素图解: 1、磁场(Magnetron):,PVD(Sputter)介绍,2、磁控溅镀(Magnetron Sputtering):,PVD(Sputter)介绍,3、电浆(Plasma):,O2eO22e,PVD(Sputter)介绍,起辉时的发光过程解释如下: 当输入真空室的反应气体或溅镀气体被高速旋转的电子碰撞后,气体与电子发生一系列的解离、激发、附着等过程,由于部分电子能量不足,便会把气体激发成亚稳态, e + A A* + e A* A + hv (光子) 而亚稳态由于其外层电子的活跃性强,会回到气体的稳定态,多余的能量就以光子的形式释放出来。如图:,PVD(Sputter)介绍,PVD(Sputter)介绍,因此,在辉光放电过程中,薄膜沉积时会伴有各种颜色的光出现,同时,根据所使用的气体不同,其辉光的颜色也不尽相同。,