文档介绍：关于薄膜技术溅射技术
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物理气相沉积（PVD）是利用某种物理过程 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，实现物质原子从源物质到薄膜的物质的可控转移
溅射法与蒸发法一样, 是一种重要的薄一定的阈值；每种物质的溅射阈值与被溅射物质的升华热成比例。金属的溅射阈值多在1040eV之间
物质的溅射产额
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Ni的溅射产额与入射离子种类和能量之间的关系
溅射有其阈值
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(a) 400eV Ar离子对各种元素的溅射产额
(b) 45keV 的不同离子对Ag的溅射产额
元素的溅射产额呈周期性变化
惰性气体的溅射产额高，从经济性方面考虑, 多使用Ar作为溅射气体
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溅射产额随离子入射角度的变化
（参见溅射产额的欠余弦分布）
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原子溅射方向的欠余弦分布
不同于热蒸发时的余弦分布
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物质溅射产额与靶材温度的关系
溅射产额随的温度变化也有阈值
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溅射法易于保证所制备的薄膜的化学成分与靶材的成分相一致，这是它与蒸发法的另一区别
与不同元素在平衡蒸气压方面的巨大差别相比，元素溅射产额间的差别较小
溅射过程中靶物质处于固态，其扩散能力较弱。溅射产额差别造成的靶材表面成分的偏离在随后的溅射过程中会实现自动的补偿
如，对成分为80%Ni-20%Fe的合金靶来说，1keV的Ar+离子溅射产额为：Ni：，Fe：。但适当的预溅射后，仍能保证沉积出合适成分的合金薄膜
合金的溅射产额
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溅射过程中的能量传递使溅射出来的原子将具有很大的动能，一般分布在520eV之间，其平均能量约为10eV
这是溅射过程区别于热蒸发过程的显著特点之一。
溅射粒子的能量
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溅射原子能量分布随入射离子能量的变化
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溅射与蒸镀法的原理及特性比较
溅射法
蒸镀法
沉积气相的产生过程
（230eV）
，但有的化合物有分解倾向
（）
，部分化合物有分解倾向
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溅射与蒸镀法的原理及特性比较
溅射法
蒸镀法
气相过程
工作压力稍高
原子的平均自由程小于靶与衬底间距，原子沉积前要经过多次碰撞
薄膜的沉积过程
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溅射法（阴影部分）与蒸镀法（虚线部分）
沉积的薄膜的表面轮廓的比较
由于溅射的原子携带有一定的能量，因而有助于改善薄膜表面的平整度和覆盖能力
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薄膜溅射法的分类
直流溅射（即二极溅射）
三极、四极溅射
磁控溅射
射频溅射
偏压溅射
反应溅射
中频孪生靶溅射和脉冲溅射
靶材：可以是纯金属、合金以及各种化合物
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直流溅射（即阴极溅射或二极溅射）装置的示意图
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阴极是要溅射的靶材, 阳极即是真空室，Ar压力约10Pa，电压上千伏
阴极
真空室
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二极溅射时沉积速率与气压间的关系
低气压时物质的溅射速率低，高气压时气体分子的散射严重
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二极溅射有两个缺点：
不能独立控制各个工艺参量：电压、电流及溅射气压
气体压力较高（10Pa左右），溅射速率较低（m/hr），不利于减小杂质污染及提高溅射效率
在二极溅射的基础上, 增加一个发射电子的热阴极，即构成了三极溅射装置。它有助于克服上述两个问题
二极溅射法的缺点和三极溅射法
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三极、四极溅射装置的示意图
优点是可独立调节参数，提高溅射效率，降低气体压力
发射电子的热阴极
辅助阳极
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直流溅射要求靶材具有好的导电性，否则靶电流过小，靶电压过高
射频溅射则是适用于金属、非金属靶的溅射方法
射频溅射时，放电过程出现了两个变化：
射频溅射方法
两极间振荡运动的电子