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)。
. H/ B& s, d. I; a5 {4 Q  V       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。
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。
4：成膜厚度容易控制。
) N9 ?" Y$ x# U8 ]. `+ a8 l, Y$ U5：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。
5 I% A3 l& c, D+ a  e6：可以大面积均匀成膜。
  l% ~4 ]8 T7 y7：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
- w2 t: p8 [# T; N0 @+ T    一、　DC溅射成膜
　　原理
. v* O: k  C9 L! R% L
1：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。
3：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。

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      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。
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: ~2 {4 @2 `) M8 ]    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。

    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。
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) Z& L  s1 |; @      二、RF溅射
% R/ j: U' O. t8 H( ]    原理

1：靶和成膜基板近距离配置。
2：真空腔体和靶之间加高频率电压。
. O6 L( `) F" T* G* q/ j3：因为是交流电压，所以带电粒子的加速方向随电压而变。
( ?' i4 o8 K( t: ^( o& F$ W' n4：因为电子比离子轻，容易移动。
# z2 D& r+ s# T$ z6 i5：靶一侧的电子没有流通渠道、使电子密度升高。
6：高密度的电子使靶带有负电、会吸引更多的阳离子撞击靶。

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    三、磁控溅射
* @1 L* [* N, H. y    原理

1：成膜基板和靶近距离配置、靶材的后面安装有磁铁。
3 L$ @1 |5 {( }, h- a2：加高电压之后诱发溅射。
! [2 J5 {- c, H5 }: [* u3：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。
6 t) n. R7 D; d0 Z) r! Z1 k

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　　特征
( ]& q1 {, E' e6 k6 k; ^/ @
1、也可使用高频电源。
9 `) }0 C8 l8 h7 i7 ]( @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。
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   　缺点
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. L8 B8 R) Q2 I: k; p0 T　　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
, A- U" F! P  b  Y      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
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       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。

       (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。)

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       特征
; W! N( }. I5 }% ~' G1、不需要放电来产生等离子状态、高真空状态下也可成膜。
6 \" x6 l) U5 j3 E( I; I" G2、离子源独立存在、单独设定容易。
% S, x( L9 `5 z9 ^% a  z3、靶材不需要导电性。
* i6 C3 L6 X1 ?       缺点
6 _: e; U- ]* b% P  R  Y' a1、设备复杂、昂贵。
" U2 t! B, _! t3 `( M0 c2、成膜速度慢。
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       溅射成膜设备的构成
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      除了离子束溅射之外、设备基本构成如下:
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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)。
4 e$ L- t! ]6 ]3、成膜基板台。
4、靶台。
4 Q) W/ H/ ]# P1 s- g4 h5、电源(高频电源、高压电源)。
6、控制系统。

    溅射利用法

磁气记录媒体。
4 n2 c3 |. j/ I6 K( b+ c0 WCD/DVD(信息记录的金属膜)。
半导体(电路、各种传感器)。
磁头。
8 c/ y& O# A& n2 c! e打印机头部。
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。
电子显微镜样品制作。
0 A) g' T' v4 z% N" u光触媒薄膜。
表面分析(利用溅射的切削作用)。
# m8 {% V) U& F2 n  T1 m5 b形状记忆合金薄膜。
3 \3 o! C9 {( b9 s- s3 T2 L$ Z& ~塑料或玻璃的电子屏蔽膜。

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还有电子束沉积，快速镀膜的好方法。
8 J( h' K3 _4 `不过薄膜结晶性能不好

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很详细啊