关于溅射成膜

losesky

　　溅射和真空镀气是利用物理现象的成膜方式。利用化学反应的代表性成膜方式为化学气相成膜法(CVD)。
! ^+ }. \) |" l/ E8 |$ \       溅射成膜法的特征

1：成膜原材料粒子能量大、在基板上粘附力强、成膜牢固。
! q  |' }6 ~0 Q+ @2：对于合金或化合物的靶材、保持原材料组成不变也可以成膜。
3：高熔点材料也可以成膜。
# S9 W  I6 |; ?" i1 A6 p  h1 J4：成膜厚度容易控制。
5：如果在成膜过程中导入反应性气体、则能合成氧化膜或氮化膜等。
' E' v2 Y7 E6 w$ U6：可以大面积均匀成膜。
7：如果把基板放到靶的位置上、则可以切削基板表面。
    溅射成膜方式
    一、　DC溅射成膜
% [7 ~* l2 F) G! j0 l* _: ^- y　　原理
% e" A) N8 `& M
' e* K; C4 i- {2 A: k1：成膜基板和膜靶材近距离配置。
2：到达真空状态之后，在靶和基板之间加高电压。
4 X) @# S( H0 x6 Y; E+ E, d3：电子和离子在高电压下高速运动，离子撞击靶材，高速运动的电子和离子与气体分子碰撞，产生更多的离子。
& T5 u; ^( j( Z% C: ~/ I1 u4：离子撞击靶后，把靶材的粒子溅射出去。
) r( O) t- w/ D; W2 |# ?( v$ O5：被溅射出来的靶材的粒子到达成膜基板上成膜。

http://www.chinesevacuum.com/upload/20090228175024.gif

      这是最初被采用的溅射成膜法。长处在于构造简单，但同时存在以下缺点:
    1、发生辉光放电，设备的真空程度较差，残留气体影响较大。比如说成长的薄膜和残留气体发生 化学反应，或薄膜中有气泡等。
( Q5 n* X* B/ _$ a+ ^   
    2、气体成为等离子体状态，基板也处在高温的等离子状态中。因为高温可能会损伤基板。
8 D4 w5 l! p% B) r. C2 v
' X4 t/ E, K% G" `5 K. k    3、原料(靶)是强绝缘体的时候，表面会有离子堆积，使放电中止。
( I# p5 w: j& D3 a, w
      二、RF溅射
2 q- S* I9 |8 x- }; p( Q    原理
, f+ n8 f9 J: S" |, F1 t* [, l
1：靶和成膜基板近距离配置。
" i7 K! p/ ^' Z+ ?. d2：真空腔体和靶之间加高频率电压。
" D0 z; ~7 |" Z3：因为是交流电压，所以带电粒子的加速方向随电压而变。
5 B- {8 S5 Y9 a2 n( k4：因为电子比离子轻，容易移动。
5：靶一侧的电子没有流通渠道、使电子密度升高。
3 ], [+ D0 ~* f+ v+ {8 V- S2 i7 j5 S6：高密度的电子使靶带有负电、会吸引更多的阳离子撞击靶。

http://www.chinesevacuum.com/upload/20090228175038.gif

    三、磁控溅射
    原理
, Y, s* [# |; _& |$ I5 P& ^
1：成膜基板和靶近距离配置、靶材的后面安装有磁铁。
% z) c( ]+ f. r7 Q0 K. ?2：加高电压之后诱发溅射。
3：因为靶周围有磁场、电子沿磁力线做螺旋运动。
4：在螺旋运动电子的周围产生等离子状态、可进行高密度溅射。

http://www.chinesevacuum.com/upload/20090228172909.gif

　　特征
+ c2 N: p& R( u0 v9 Z8 B8 t
+ W2 Q( ?) c7 @, n, G1、也可使用高频电源。
2、在成膜基板附近没有等离子状态、基板不受损伤。
( z* c) L! ^) Q" |4 J1 ~5 F3、溅射量大。

   　缺点
, G; o, W! N+ g8 Z) h0 ^' M( p
　　靶材的磨损不均匀(磁场较强的地方被大量溅射、在磁场南北极中间线附近溅射量较少)。
" x( Y: u- m, a6 c      四、离子束溅射
      这是唯一一种不用放电的溅射方法。
       从离子枪(产生离子并加速的设备)发射出来的高速离子照射靶材使其溅射后堆积在基板上成膜其
' b3 b) @; f2 M; ]! [/ s1 }
       他的几种溅射方式都利用等离子状态、基板同时也受到电子和离子的影响。离子束溅射不采用放电现象。但是为了使离子枪持续产生离子也需要供应惰性气体。
8 G) p7 G* {3 W  K2 s; E
) y! J2 A: d2 h4 t       (注:使原材料离子化而射向基板的手法被称为离子注入法、而不是溅射。)

http://www.chinesevacuum.com/upload/20090228175135.gif

       特征
- M3 q4 e0 U8 G7 o! d+ k4 t1、不需要放电来产生等离子状态、高真空状态下也可成膜。
- Y5 w9 x9 M$ _1 [) |2、离子源独立存在、单独设定容易。
/ \1 i! o" a% z& j2 n* _8 M: o3 R+ z3、靶材不需要导电性。
. A+ r& F- a( h& H6 @( b4 n; u       缺点
1、设备复杂、昂贵。
. k+ ~, }7 S* h5 Q2、成膜速度慢。
' g2 v, D& d, a# H3 V
       溅射成膜设备的构成
& x4 V/ d2 C. Z
      除了离子束溅射之外、设备基本构成如下:

http://www.chinesevacuum.com/upload/20090228175221.gif

1、真空腔体(气体导入口、基板和靶出入口等)。
2、排气系统(旋转泵、分子泵、因为要放电、所以不需要高真空)。
3、成膜基板台。
. W. J0 e+ q1 }$ E- f4、靶台。
5、电源(高频电源、高压电源)。
2 m# w( ?' {/ N" c5 w6、控制系统。
- f, O8 r$ |3 c
    溅射利用法

磁气记录媒体。
CD/DVD(信息记录的金属膜)。
' M8 a+ a6 m* ?7 D7 y$ s2 G半导体(电路、各种传感器)。
$ n: c4 s/ Y5 h4 e. z1 n磁头。
9 S! L6 |9 X) i打印机头部。
; b8 Q; J- j9 N+ E& ]6 _液晶(透明电极部分)。
有机EL表示装置(透明电极部分)。
高辉度光电管。
" d) L) t1 o5 b# h电子显微镜样品制作。
光触媒薄膜。
/ P9 b) p1 X& R0 c' q表面分析(利用溅射的切削作用)。
3 `. n; L$ @# q2 a% e3 `" g- b6 G形状记忆合金薄膜。
塑料或玻璃的电子屏蔽膜。

sialon-1

还有电子束沉积，快速镀膜的好方法。
1 x3 h, X# k/ F( I8 W不过薄膜结晶性能不好

lxb5721

很详细啊