PVD（Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）是一种常用的薄膜沉积技术，用于在晶圆表面制备薄膜。下面是PVD的基本原理：
1. 蒸发源：PVD使用高温将源材料（通常是固体）加热，使其转变为蒸气或蒸发物。
2. 蒸发物传输：蒸发物由源材料的高温环境转移到晶圆表面。这通常是通过真空环境来实现，以避免蒸发物与空气中的其它分子相互作用。
3. 沉积：蒸发物进一步沉积到晶圆表面，形成薄膜。这是通过控制晶圆的位置和形状，以及蒸发源和晶圆之间的相对位置来实现的。
4. 沉积过程控制：PVD过程中，可以控制多个参数来影响薄膜的性质，包括沉积速率、成分、晶体结构等。例如，可以通过调整源材料的加热温度、真空度以及沉积时间来控制沉积速率和厚度。
PVD可以使用不同的方法进行，其中常见的方法包括热蒸发（Thermal
Evaporation）和磁控溅射（Magnetron Sputtering）。在热蒸发中，源材料被加热至足够高的温度，以使其直接转变为蒸气。而磁控溅射则是利用离子轰击的方式，将源材料中的原子或离子从固体中释放出来，并沉积到晶圆上。
这就是PVD晶圆制造的基本原理，通过控制不同参数和方法，可以实现不同属性的薄膜沉积，用于半导体、光学、磁性等领域的应用。
真空镀膜
实验目的
掌握真空镀膜的原理和正确操作。
实验原理
薄膜材料制备及应用
薄膜材料的制备是材料科学的一个分支，薄膜制备大体上分为：
化学气相沉积(chemical vapor deposition ; CVD)
– 借助空间气相化学反应在衬底表面上沉积固态薄膜。
物理气相沉积(physical vapor deposition ; PVD)
– 用物理方法将源物质转移到气相中，在衬底表面上沉积固态薄膜。
主要包括：真空蒸发； 溅射； 分子束外延等方法。
其中，熔点低于2000K的金属才能用于蒸发镀膜，难熔金属应采用溅射法镀膜。另外，由于有些金属会和蒸发源形成合金，故原则上每种镀材应有专用的蒸发源。
真空镀膜是将固体材料置于真空室内，在真空条件下，将固体材料加热蒸发，蒸发出来的原子或分子能自由地弥布到容器的内部空间中。当把一些加工好的基板材料放在其中时，蒸发出来的原子或分子就会吸附在基板上逐渐形成一层薄膜。 真空镀膜有两种方法,一是蒸发,一是溅射。本实验采用蒸发的方法，即在真空中把铝材加热蒸发，使其淀积在基片的表面上形成铝膜。
铝膜的优点和应用：
– 与硅基片、SiO2层、玻璃及陶瓷基片有较好的附着力，不易脱落。
– 电导率高，与N型、P型硅的接触势垒低，容易形成欧姆接触。
– 对抗蚀剂的选择性好，容易光刻和采用活性离子刻蚀。
– 与金丝、铝丝的可焊性好，适宜于热压焊和超声焊。
– 铝膜对气体有较好的阻隔性。 – 铝膜富有金属光泽，可作为装饰涂层。
– 铝膜反射率较高，可遮挡紫外线，可作为防紫外涂层。
– 高纯度铝成本底，易于蒸发或溅射，可获得高纯度的铝膜。
真空系统(DM—300B镀膜机)
蒸发源
薄膜物理与技术
薄膜物理与技术Physics and Technology of Thin Films
课程编号：07370110
学分：2
学时：30（其中：讲课学时： 30 实验学时：0 上机学时：0）
先修课程：⼤学物理，普通化学
适⽤专业：⽆机⾮⾦属材料⼯程（光电材料与器件）
教材：《薄膜物理与技术》，杨邦朝，王⽂⽣主编，电⼦科技⼤学出版社，1994年1⽉第1版
开课学院：材料科学与⼯程学院
⼀．课程的性质与任务
薄膜科学是现代材料科学中及其重要且发展⾮常迅速的⼀个分⽀，已成为微电⼦学、固体发光、光电⼦学等新兴交叉学科的材料基础，同时薄膜科学研究成果转化为⽣产⼒的速度愈来愈快，国内外对从事薄膜研发和⽣产的⼈才需求也⽇益强劲。本门课程就是为适应学科发展，学⽣适应市场需求⽽设置的专业课程。
课程的基本任务是：1、基本掌握各种成膜技术的基本原理和⽅法；
2、了解并初步掌握薄膜的形成、结构与缺陷，薄膜的电学、⼒学、半导体、磁
学等物理性质。
⼆．课程的基本内容及要求
第⼀章真空技术基础1、教学内容
（1）真空的基本知识
（2）稀薄⽓体的基本性质
（3）真空的获得及测量2、教学要求
理解真空的基本知识和稀薄⽓体的基本性质，掌握真空的获得、主要⼿段和真空度策略⽅法，了解实⽤真空系统。
第⼆章真空蒸发镀膜1、教学内容
（1）真空蒸发原理
（2）蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
（3）蒸发源的类型
（4）合⾦及化合物的蒸发
（5）膜厚和沉积速率的测量与监控2、教学要求
掌握真空蒸发原理，掌握真空镀膜的特点和蒸发过程，理解饱和蒸汽压和蒸发源的发射特性，熟练掌握蒸发速率、薄膜厚度的测量和控制，了解蒸发镀膜的常⽤⽅法（电阻加热和电⼦束加热），了解合⾦膜及化合物摸的蒸镀。第三章溅射镀膜1、教学内容
（1）溅射镀膜的特点和基本原理
（2）溅射镀膜的类型2、教学要求
掌握溅射镀膜的基本原理和特点，理解表征溅射特性的参量及其影响因素，了解溅射机理及溅射镀膜的各种类型
第四章离⼦镀膜1、教学内容
第三章薄膜制造技术
光学薄膜可以采用物理汽相沉积（ PVD）和化学液相沉积（CLD）两种工艺来获得。CLD工艺简单，制造成 本低，但膜层厚度不能精确控制， 膜层强度差，较难获得多层膜，废水废气对环境造成污染， 已很少使用。
PVD需要使用真空镀膜机，制造成本高，但膜层厚度能够精确控制，膜层强度好，目前已广泛使用。
PVD分为热蒸发、溅射、离子镀、及离子辅助镀等。
制作薄膜所必需的有关真空设备的基础知识
用物理方法制作薄膜，概括起来就是给制作薄膜的物质加上热能或动量，使它分解为原子、分子或少数几 个原子、分子的集合体（从广义来说，就是使其蒸发） ，并使它们在其他位置重新结合或凝聚。
在这个过程中，如果大气与蒸发中的物质同时存在，那就会产生如下一些问题：
① 蒸发物质的直线前进受妨碍而形成雾状微粒，难以制得均匀平整的薄膜；
② 空气分子进入薄膜而形成杂质；
③ 空气中的活性分子与薄膜形成化合物；
④ 蒸发用的加热器及蒸发物质等与空气分子发生反应形成 化合物，从而不能进行正常的蒸发等等。
因此，必须把空气分子从制作薄膜的设备中排除出去， 这个
过程称为抽气。空气压力低于一个大气压的状态称为真空， 而把产生真空的装置叫做真空泵， 抽成真空的容器叫做真空
室，把包括真空泵和真空室在内的设备叫做真空设备。 制作
薄膜最重要的装备是真空设备.
真空设备大致可分为两类：高真空设备和超高真空设备。二 者真空度不同，这两种真空设备的抽气系统基本上是相同 的，但所用的真空泵和真空阀不同， 而且用于真空室和抽气
系统的材料也不同， 下图是典型的高真空设备的原理图， 制
作薄膜所用的高真空设备大多都属于这一类。 下图是超高真空设备的原理图，在原理上，它与高真空设备 没有什么不同，但是，为了稍稍改善抽气时空气的流动性， 超高真空设备不太使用管子，多数将超高真空用的真空泵直 接与真空室连接，一般还要装上辅助真空泵（如钛吸气泵） 来辅助超高真空泵。
