PVD技術常用的方法:PVD基本方法:真空蒸發、濺射、離子鍍,以下介紹幾種常用的方法。電子束蒸發:電子束蒸發是利用聚焦成束的電子束來加熱蒸發源,使其蒸發并沉積在基片表面而形成薄膜。特征:真空環境;蒸發源材料需加熱熔化;基底材料也在較高溫度中;用磁場控制蒸發的氣體,從而控制生成鍍膜的厚度。濺射沉積:濺射是與氣體輝光放電相聯系的一種薄膜沉積技術。濺射的方法很多,有直流濺射、RF濺射和反應濺射等,而用得較多的是磁控濺射、中頻濺射、直流濺射、RF濺射和離子束濺射。磁控濺射特點:可制備成靶的材料廣,幾乎所有金屬,合金和陶瓷材料都可以制成靶材。云南直流磁控濺射方案
磁控濺射的濺射技術:直流磁控濺射技術:為了解決陰極濺射的缺陷,人們在20世紀70年發出了直流磁控濺射技術,它有效地克服了陰極濺射速率低和電子使基片溫度升高的弱點,因而獲得了迅速發展和普遍應用。其原理是:在磁控濺射中,由于運動電子在磁場中受到洛侖茲力,它們的運動軌跡會發生彎曲甚至產生螺旋運動,其運動路徑變長,因而增加了與工作氣體分子碰撞的次數,使等離子體密度增大,從而磁控濺射速率得到很大的提高,而且可以在較低的濺射電壓和氣壓下工作,降低薄膜污染的傾向;另一方面也提高了入射到襯底表面的原子的能量,因而可以在很大程度上改善薄膜的質量。同時,經過多次碰撞而喪失能量的電子到達陽極時,已變成低能電子,從而不會使基片過熱。因此磁控濺射法具有“高速、“低溫”的優點。云南直流磁控濺射方案射頻濺射采用射頻光放電,磁控濺射采用環磁場控制的光放電。
磁控濺射的工藝研究:1、傳動速度:玻璃基片在陰極下的移動是通過傳動來進行的。低傳動速度使玻璃在陰極范圍內經過的時間更長,這樣就可以沉積出更厚的膜層。不過,為了保證膜層的均勻性,傳動速度必須保持恒定。鍍膜區內一般的傳動速度范圍為每分鐘0~600英寸之間。根據鍍膜材料、功率、陰極的數量以及膜層的種類的不同,通常的運行范圍是每分鐘90~400英寸之間。2、距離與速度及附著力:為了得到較大的沉積速率并提高膜層的附著力,在保證不會破壞輝光放電自身的前提下,基片應當盡可能放置在離陰極較近的地方。濺射粒子和氣體分子的平均自由程也會在其中發揮作用。當增加基片與陰極之間的距離,碰撞的幾率也會增加,這樣濺射粒子到達基片時所具有的能力就會減少。所以,為了得到較大的沉積速率和較好的附著力,基片必須盡可能地放置在靠近陰極的位置上。
用磁控靶源濺射金屬和合金很容易,點火和濺射很方便。這是因為靶(陰極),等離子體和被濺零件/真空腔體可形成回路。但若濺射絕緣體(如陶瓷),則回路斷了。于是人們采用高頻電源,回路中加入很強的電容,這樣在絕緣回路中靶材成了一個電容。但高頻磁控濺射電源昂貴,濺射速率很小,同時接地技術很復雜,因而難大規模采用。為解決此問題,發明了磁控反應濺射。就是用金屬靶,加入氬氣和反應氣體如氮氣或氧氣。當金屬靶材撞向零件時由于能量轉化,與反應氣體化合生成氮化物或氧化物。直流二極濺射采用直流光放電,三極濺射采用熱陰極支撐光放電。
高速率磁控濺射的一個固有的性質是產生大量的濺射粒子而獲得高的薄膜沉積速率。高的沉積速率意味著高的粒子流飛向基片,導致沉積過程中大量粒子的能量被轉移到生長薄膜上,引起沉積溫度明顯增加。由于濺射離子的能量大約70%需要從陰極冷卻水中帶走,薄膜的較大濺射速率將受到濺射靶冷卻的限制。冷卻不但靠足夠的冷卻水循環,還要求良好的靶材導熱率及較薄膜的靶厚度。同時高速率磁控濺射中典型的靶材利用率只有20%~30%,因而提高靶材利用率也是有待于解決的一個問題。交流磁控濺射和直流濺射相比交流磁控濺射采 用交流電源代替直流電源,解決了靶面的異常放電現象。云南直流磁控濺射方案
空磁控濺射技術是指一種利用陰極表面配合的磁場形成電子陷阱,使E×B的作用下電子緊貼陰極表面飄移。云南直流磁控濺射方案
中頻磁控濺射鍍膜技術已逐漸成為濺射鍍膜的主流技術。它優于直流磁控濺射鍍膜,因為它克服了陽極的消失并削減或消除了靶材的異常電弧放電。直流磁控濺射適用鍍膜設備,適用于筆記本電腦,手機外殼,電話,無線通信,視聽電子,遙控器,導航和醫療工具等,全自動控制,配備大功率磁控管電源,雙靶替換運用,恒定流輸出。獨特的工件架設計合理,自傳性強,產量大,成品率高。膜層的厚度能夠通過石英晶體厚度計測量,并且能夠鍍覆準確的膜厚度。這兩種類型的磁控濺射鍍膜機在市場上被普遍運用。云南直流磁控濺射方案
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