均匀度好, 可达到分子水平； 化学计量可精确控制； 低温易操作等。
高能粒子沉积在基体上可通过能量转换，产生较高的热能，从而 增强了溅射原子与基体的附着力（消除因热应力产生的剥离）。 特别是溅射离子镀工艺中，一部分高能量的溅射原子将产生不同 程度的注入现象，可在基界面上形成一层溅射原子与基体材料原 子相互“混溶”的所谓伪扩散层（消除结构应力）。此外，在溅 射粒子的轰击过程中，基体始终处于等离子区中被清洗和激活， 不但清除了附着不牢的沉积原子，而且还可以净化且活化基体表 面。因此，使得溅射膜层与基体的附着力大大增强。 • 溅射镀膜密度大，针孔少，膜层的纯度较高，而且在溅射镀膜过 程中，不存在真空蒸镀时无法避免的坩埚污染现象。
3)在基片上形成薄膜的过程中,防止空气分 子作为杂质混入膜内或者在薄膜中形成化合物
物理过程
• 以热能转换方式，使镀膜材料粒子蒸发 或升华，成为具有一定能量的气态粒子 (原子，分子，原子团)；
• 气态粒子通过基本上无碰撞的直线运动 方式传输到基体；
• 粒子淀积在基体表面上并凝聚成薄膜。
设备
• 真空镀膜室和真空抽气系统
溅射镀膜
• 定义：以一定能量的粒子（离子或中性 原子、分子）轰击固体表面，使固体近 表面的原子或分子获得足够大的能量而 最终逸出固体表面的工艺。溅射只能在 一定的真空状态下进行。
生活中的关联体验
• 雨后，如果我们走在砖块 砌的马路上，砖块松动下 面有泥浆，你一脚踩上去， 会有浆体喷射出来；
原理
其基本过程有气相物质的提供、传输及其在基体 上的沉积。
• 分类：按照气相物质产生的方式可大致分为:蒸发 镀(真空蒸发和电子束蒸发)、溅射镀(真流溅射、 射频溅射与离子束溅射)与离子镀。
真空蒸发镀膜
• 定义：是在真空条件下，加热蒸发物质 使之气化并淀积在基片表面形成固体薄 膜。
工艺条件
• 热的蒸发源：提供能量使靶材气化；
• 冷的基片：使气相粒子凝聚固化；
• 真空环境：1)防止在高温下因空气分子和蒸发源发生 反应,生成化合物而使蒸发源劣化,
2)防止因蒸发物质的分子在镀膜室内与空气 分子碰撞而阻碍蒸发分子直接到达基片表面（当真空 度达到一定程度时，空气稀薄到气体分子平均自由程 大于靶材与基片间的距离）.避免在途中生成化合物或 蒸发分子间的相互碰撞而在到达基片之前就凝聚；
• 电子在电场的作用下加速飞向基片的过 程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的 氩离子和电子；
• 由于靶材是阴极，而基片是阳极，因此 在电场作用下电子飞向基片，氩离子加 速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子； 呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片 上成膜。
图示
溅射过程
溅射用的轰击粒子通常是带正电荷的惰性气体离子(氩 离子)。氩离子在电场加速下获得动能轰击靶极。 • Ｅ<5ev时,仅对靶极最外表层产生作用，主要使靶极表 面原来吸附的杂质脱附； • Ｅ≥靶极原子的结合能(约为靶极材料的升华热)时，引 起靶极表面的原子迁移，产生表面损伤； • E大于靶极材料升华热的四倍时，原子被推出晶格位置 成为气相逸出而产生溅射。
化学气相沉积
• 定义：它是指把含有构成薄膜元素的一 种或几种化合物、单质气体供给基片,借 助气相的作用或在基片上发生的化学反 应生成所需要的膜。成膜过程中发生化 学反应。
CVD法中常见的反应方式及特点
其他制膜方法：sol-gel
•定义 是指把金属有机或无机化合物通过溶胶凝胶的转化和热处理的过
程制备氧化物或其他固体化合物的一种工艺方法。其基本过程是源 物质—溶胶—凝胶—热处理—材料。 •优点：制备产物纯度高；
功能薄膜材料
Байду номын сангаас
薄膜制备技术
组成
用途
结构
性能
材料三元素图
薄膜制备对于整个薄 膜材料而言的重要性 由此可见。
薄膜制备方法
• 物理法 • 化学方法
物理气相沉积 化学气相沉积
物理气相沉积方法(PVD法)
• 定义：是指通过蒸发或溅射等物理方法提供部分 或全部的气相反应物；经过传输过程在基体上沉 积成膜的制备方法。
对于大多数金属，溅射阈能约为10～25电子伏。
离子镀
定义：离子镀膜法将真空蒸发和溅射工艺相结合，利
用溅射对衬底作清洁处理，用蒸发的方法镀膜。衬底 置于阴极，它与蒸发源之间加数百伏以至数千伏的高 压电，放电气压为10～10-2帕。蒸发源通过热丝加热 进行蒸发,部分蒸发分子与放电气体分子成一定比例， 在强电场作用下激发电离并加速向衬底轰击，而大部 分中性蒸发分子不经加速而到达衬底。
方法
工件 电性
沉积原理及特点
沉积粒子能 量
膜层 附着 制膜
密
力
速
度
度
真空蒸 不带电 镀料加热蒸发，沉积粒子能量由加 0.1-1
镀
热温度决定
低
低
高
溅射镀 基体＋ 电子在电场作用下加速并与氩气发 1-10
膜
靶
生碰撞引起氩原子电离，氩离
材_
子在电场作用下向靶材加速，
以高能态轰击靶材产生气态溅
射，沉积粒子能量由氩离子能
量决定
大
较好 低
离子镀 基体_ 靶材＋
氩离子对基体表面进行清洁，蒸发 气体部分电离后在基体表面沉 积，沉积粒子能量由两极电压 决定
0.1-1
高
好
中等
溅射镀膜的优点
• 不受靶材熔点限制，尤其适用于高熔点薄膜进行溅射。 • 溅射膜与基体之间的附着性好。 • 由于溅射原子的能量比蒸发原子的能量高1~2个数量级，因此，