《PVD沉积简介》PPT课件.ppt

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1、2021/10/61薄膜材料的生长方法——PVD沉积法PhysicalVaporDeposition2021/10/621、从正装LED结构了解PVD2、PVD简介3、PVD原理及方法4、PVD—离子镀膜法目录AuSiO2ITOP-GaNMQWN-GaNAl3O2DBRAu2021/10/63金属电极：引入电流。生长方式：电子束蒸镀蓝宝石衬底：作为外延基底生长方式：垂直提拉法DBR反射镜：增加正面出光率生长方式：电子束蒸镀从正装LED结构了解PVDITO透明电极：扩散电流生长方式：磁控溅射法PN层&量子阱：发光层生长方式：MOCVDSiO2：保护膜

2、生长方式：CVD（化学气相沉积）2021/10/64PVD简介2021/10/65PVD简介真空镀膜法：是一类重要的优秀制膜方法，它在微电子、电子材料与元器件等电子工业，钟表工业，照相机等光学工业，窗玻璃等建材工业中已经成为一项不可缺少的重要技术。此外，在以电子信息产业为代表的高新技术中，真空镀膜技术起着举足轻重的作用。PVD简介2021/10/66PVD简介PVD第一类蒸发(Evaporation)脉冲激光沉积(Pulsedlaserdeposition)第二类溅射(Sputtering)离子镀(Ionplating)PVD沉积概念：利用某种物理

3、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。2021/10/67种类方法具体方法应用PVD沉积真空蒸镀法热蒸镀电子束蒸发脉冲激光沉积蒸镀金属、SiO2、某些半导体薄膜等溅射法高频二极直流磁控,高频磁控,ECR(液相溅射),对向靶溅射金属薄膜、半导体&绝缘体薄膜其他方法，如离子镀等离子体镀膜、离子镀、喷涂高速钢工具，热锻模PVD简介一般而言，“气相沉积”多指的是非晶形态薄膜的成长，这种成长方式归类于“沉积”(Deposition)；而“VPE”所指的是具有单晶形态的薄膜成长方式，这种方式

4、归类于“外延"(Epitaxy)。2021/10/68PVD简介外延的定义：在单晶衬底（基片）上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层，犹如原来的晶体向外延伸了一段，故称外延生长。液相外延：将生长外延层的原料在溶剂中溶解成饱和溶液。当溶液与衬底温度相同时，将溶液覆盖在衬底上，缓慢降温，溶质按基片晶向析出单晶。这种方法常用于外延生长砷化镓等材料。异质外延：衬底与外延层不是同一种物质，但晶格和热膨胀系数比较匹配。这样就能在一个衬底上外延生长出不同的晶膜，如在蓝宝石或尖晶石衬底上外延生长硅单晶。分子束外延：这是一种最新的晶体生长技术。将衬底置于超高

5、真空腔中，将需要生长的单晶物质按元素不同分别放在喷射炉中。每种元素加热到适当的温度,使其以分子流射出,即可生长极薄（甚至是单原子层）的单晶层和几种物质交替的超晶格结构。一般而言，“气相沉积”多指的是非晶形态薄膜的成长，这种成长方式归类于“沉积”(Deposition)；而“VPE”所指的是具有单晶形态的薄膜成长方式，这种方式归类于“外延"(Epitaxy)。2021/10/69PVD简介PVD：物理过程；固态源；台阶覆盖差，纯度高，适合淀积金属CVD：化学过程；气态源；台阶覆盖好，纯度较差，适合淀积介质共形覆盖非共形覆盖2021/10/610PVD

6、沉积原理2021/10/611块状材料(靶材)薄膜物质输运能量输运能量衬底PVD沉积示意图PVD原理完成PVD过程需要：能量真空度衬底蒸发源or靶材PVD沉积原理蒸镀法：采用钼、钨等耐高温金属制作衬锅来盛放蒸镀源，或不使用衬锅溅射法：制作各类外形、密度事宜的靶材蒸镀法：要求高真空以保证蒸发源到基片的距离小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程溅射法：对真空的要求也很高2021/10/612能量衬底（加不加热）蒸镀法：电阻丝加热、电子枪加热、激光加热溅射法：荷能Ar离子高速撞击蒸发源or靶材真空度蒸镀法：如果想得到一般的片子，不需要加热溅射法：一般会加热

7、PVD原理薄膜材料的制备过程是:atombyatom几乎所有的现代薄膜材料都是在真空或是在较低的气体压力下制备的。真空在薄膜制备过程中的作用（1）减少蒸发分子与残余气体分子的碰撞；（2）抑制它们之间的反应；2021/10/613能量蒸发源or靶材PVD原理2021/10/614电子束蒸发机台磁控溅射机台真空度PVD原理2021/10/615各类薄膜生长所需要的真空度一览表（注：1mbar=100pa=0.75torr）约10E-3—10E-1pa约10E-6—10E-4pa低真空：10E5-10E2中真空：10E2-10E1高真空：10E-1-1

8、0E-5超高真空：10E-5-10E-9极高真空：＜10E-9宏观压力差减小空气粘滞阻力真空干燥热电子源防止高温金属氧化避