各种溅射镀膜方法

zpur1983

各种溅射成膜方法

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)。
3 Y+ H' M0 ?& O- D- f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。
/ C! t1 e8 V7 N/ R3：高熔点材料也可以成膜。
4：成膜厚度容易控制。
' C; U) ^' ~+ l5：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。
+ |; r1 ~, M, i* l( u' m' `: I6：可以大面积均匀成膜。
( `# \- M, x3 j" E. e7 S7：如果把基板放到靶的位置上、则可以切削基板表面。
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溅射成膜方式

( y) `& |& H2 a! A
: V; h, s4 h. ?2 }9 I一、　DC溅射成膜
　　原理
; `/ x$ `# {, W7 T
% C) @1 t7 Z% ?7 {$ i& j8 h1：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。
1 u2 p2 k  B7 z- }9 l3：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。
. i0 K3 o- `/ h4：离子撞击靶后，把靶材的粒子溅射出去。
) P6 W$ `) ^+ V. g( H' x$ U5：被溅射出来的靶材的粒子到达成膜基板上成膜。

# Y+ `2 u4 F, W$ S* S* v, b: [1 K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:
0 k5 y) ^/ J$ y& C    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、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。
" k0 y9 N* r/ T' y% M
/ Q  i4 N& t  U( r    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。

5 V- e3 W# z: e5 P. W+ u( h二、RF溅射
    原理
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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。
3：因为是交流电压，所以带电粒子的加速方向随电压而变。
) e9 I' a7 {- q2 \8 e4：因为电子比离子轻，容易移动。
1 O# |2 I& V8 D: @3 ?7 U5：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 P: X2 v$ o9 ^( {( S  r    原理
. @" c+ c; Z  [" k6 _3 B5 [
1：成膜基板和靶近距离配置、靶材的后面安装有磁铁。
2：加高电压之后诱发溅射。
0 [7 ]( s( l" [7 t8 V9 c3：因为靶周围有磁场、电子沿磁力线做螺旋运动。
5 R2 [4 y, \2 ^1 f; F- L: X4：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。

　　特征
. X; L: V' e4 i0 N
. ~  U* c, T9 a# Y2 k2 D% U1、也可使用高频电源。
1 a) W6 j) S5 @9 f  Q, z8 I5 [/ C2、在成膜基板附近没有等离子状态、基板不受损伤。
6 l9 B, a% ?( g% B1 t8 t3、溅射量大。
% Q! }1 L6 R" L' V6 O( j# D* J
  　缺点
　　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)。
( X3 @  C& Z% U' r' a* t, e
) B/ ~1 s6 |5 b4 {四、离子束溅射

这是唯一一种不用放电的溅射方法。
( a' B' e: r6 u' ]3 A  T: G      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
1 m; e6 `/ P7 t& F5 |6 M2 }
      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。
3 [  F* n0 F+ P0 a/ |; Q0 z, C
      (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。)

      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。
5 I8 n  h1 a' Z( v0 L8 x7 M- `3、靶材不需要导电性。

缺点
1、设备复杂、昂贵。
2、成膜速度慢。
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# o/ A/ Z6 g( N2 }
  R8 a) i6 p5 E溅射成膜设备的构成


- z9 k3 }' Z! S) O% V除了离子束溅射之外、设备基本构成如下:

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)。
" [  b7 h7 I3 C5 n8 b3、成膜基板台。
4、靶台。
. }  p8 u9 V. h1 ~) c) L' r. [5、电源(高频电源、高压电源)。
4 ^" a: z1 Y  H6 o2 P2 C' K6、控制系统。

1 U! g8 k5 K2 a: M' v8 v7 \溅射利用法
2 k3 U2 \) z4 Y磁气记录媒体。
( d$ {9 L+ a& Y: U' fCD/DVD(信息记录的金属膜)。
2 L$ E! E8 V2 S- V7 s0 p半导体(电路、各种传感器)。
磁头。
打印机头部。
液晶(透明电极部分)。
# t, X  P1 D  O1 P/ D& j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。
4 f7 j5 Q! U( C! c: t5 L4 Q4 F光触媒薄膜。
( {/ @( y! N  q* S表面分析(利用溅射的切削作用)。
形状记忆合金薄膜。
8 v- ^3 u5 E7 G3 q塑料或玻璃的电子屏蔽膜。

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