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)。
       溅射成膜法的特征

. d# |- Y9 R& z% w! H1：成膜原材料粒子能量大、在基板上粘附力强、成膜牢固。
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。
' s/ o$ i6 o% `1 k1 [1 T9 \; J3：高熔点材料也可以成膜。
4：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。
) K% G$ ?9 R* S6 g, y6：可以大面积均匀成膜。
; ^% n3 R% S; V9 f) J7 f4 z! J7：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
　　原理

: a: D4 C7 E! ?# Q1：成膜基板和膜靶材近距离配置。
. N4 t% j6 t4 e  R2：到达真空状态之后，在靶和基板之间加高电压。
, [: P$ Z: I3 S  K8 y: 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。
4：离子撞击靶后，把靶材的粒子溅射出去。
5：被溅射出来的靶材的粒子到达成膜基板上成膜。
+ f. |% N& t# ^

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。
2 ?, e# f5 K$ D1 f   
. m/ }  I' b* }+ j2 N2 L+ |: l    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。
/ r# n' I3 ?' A$ [/ @
/ Z' _) l# Z& v# B    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。

% A" P! h% q/ u$ a      二、RF溅射
    原理

1：靶和成膜基板近距离配置。
+ @+ n1 y. z3 S2：真空腔体和靶之间加高频率电压。
3：因为是交流电压，所以带电粒子的加速方向随电压而变。
4：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。
% g: P; {) k8 e8 }1 W  P6：高密度的电子使靶带有负电、会吸引更多的阳离子撞击靶。
" `; N* ?: p$ b% j7 [1 H0 U1 i

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

5 m( V. B; ]) t$ t    三、磁控溅射
    原理

1：成膜基板和靶近距离配置、靶材的后面安装有磁铁。
" P  z3 k) d3 K( T( N- }2：加高电压之后诱发溅射。
0 Q- X( W4 G5 P" o. z$ I. ?6 k3：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
9 s- N2 m9 X0 ~- @9 C) c
% [. W1 t% G8 k# H$ k2 `: Y1 D1、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。
3、溅射量大。

: P4 W, S4 p4 ?! R- A   　缺点
2 L% k8 ?- c, }; ]% k
& f% j; t+ t1 @8 G5 |. f　　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)。
      四、离子束溅射
      这是唯一一种不用放电的溅射方法。
% n6 _# M1 c4 @/ x* {       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
+ k( X% U6 y3 v; f
9 ~8 V8 [9 j: @; l$ e       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。

+ m3 U% H2 r( ?+ C8 a; N+ \       (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
1、不需要放电来产生等离子状态、高真空状态下也可成膜。
2、离子源独立存在、单独设定容易。
; i" A  y1 d" }* g7 w# b0 y$ G3、靶材不需要导电性。
' G. n8 S& ~6 I       缺点
+ C$ |3 x8 [- g+ G, d5 J4 r) [1、设备复杂、昂贵。
! B# Y0 K8 V6 O* I/ C, b  [2、成膜速度慢。
9 t; n. M1 H7 v  s/ D& R3 T
       溅射成膜设备的构成
+ w5 `7 ^3 y; G; X. U/ N% L
      除了离子束溅射之外、设备基本构成如下:
% ~# E6 ^' t& i

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。
" A3 L0 m7 q% O: o! [4、靶台。
! q. k7 y; r$ T( O% A( j/ l; p5、电源(高频电源、高压电源)。
* i! P  g: r  S% _6、控制系统。
6 q9 y- ^2 a, N; w) J5 {
    溅射利用法
- [. E$ v& V( ]! B; b% S
磁气记录媒体。
CD/DVD(信息记录的金属膜)。
半导体(电路、各种传感器)。
5 s$ r) L) ]! g磁头。
打印机头部。
2 u/ J5 R4 I3 A+ h2 H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。
! x7 d1 A. }0 q( \1 d# w  d$ n. D电子显微镜样品制作。
  D' J  |4 w+ U: z3 n光触媒薄膜。
表面分析(利用溅射的切削作用)。
& s: f; _+ i! b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。
不过薄膜结晶性能不好

lxb5721

很详细啊