PVD沉积方式的比较(一)
一.PVD是指什么?
PVD(Physical Vapor Deposition),在真空条件下,采用物理方法,使材料源表面气化成原子、分子或离子,在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。PVD主要分为蒸镀、溅射和离子镀三大类。
二.真空蒸镀
真空条件下,将镀料加热蒸发或升华,材料的原子或分子直接在衬底上成膜的技术。以下介绍几种常见的真空蒸镀技术:
1.电阻蒸发
采用电阻加热蒸发源的蒸发镀膜技术,一般用于蒸发低熔点材料,如铝、金、银、硫化锌、氟化镁、三氧化二铬等;加热电阻一般采用钨、钼、钽等。
优点:
结构简单、成本低、
缺点:
材料易与坩埚反应,影响薄膜纯度
不能蒸镀高熔点的介电薄膜;
蒸发率低
2.电子束蒸发
利用高速电子束加热使材料汽化蒸发,在基片表面凝结成膜的技术。电子束热源的能量密度可达104-109w/cm2,可达到3000℃以上,可蒸发高熔点的金属或介电材料如钨、钼、锗、SiO2、AL2O3等。
电子束加热的蒸镀源有直枪型电子枪和e型电子枪两种(也有环行),电子束自源发出,用磁场线圈使电子束聚焦和偏转,对膜料进行轰击和加热。
优点:
可蒸发任何材料
薄膜纯度高
直接作用于材料表面,热效率高
缺点:
电子枪结构复杂,造价高
化合物沉积时易分解,化学比失调
3.激光蒸发
采用高能激光束对材料进行蒸发,用以形成薄膜的方法,一般称为激光蒸镀。
优点:
薄膜纯度高
蒸发速率高
特别适合蒸发成分复杂的合金或化合物,膜层的化学计量比与靶材保持一致
缺点:
易产生微小颗粒飞溅,影响薄膜质量。
4.感应加热蒸发
利用高频电磁场感应加热,使材料汽化蒸发在基片表面凝结成膜的技术。
优点:
蒸发速率大,可比电阻蒸发源大10倍左右
蒸发源的温度稳定,不易产生飞溅现象
坩埚温度较低,坩埚材料对膜导污染较少
缺点:
蒸发装置必须屏蔽
造价高、设备复杂