磁控濺射又稱為高速低溫濺射。在磁場約束及增強下的等離子體中的工作氣體離子,在靶陰極電場的加速下,轟擊陰極材料,使材料表面的原子或分子飛離靶面,穿越等離子體區以后在基片表面淀積、遷移較終形成薄膜。與二極濺射相比較,磁控濺射的沉積速率高,基片升溫低,膜層質量好,可重復性好,便于產業化生產。它的發展引起了薄膜制備工藝的巨大變革。磁控濺射源在結構上必須具備兩個基本條件:(1)建立與電場垂直的磁場;(2)磁場方向與陰極表面平行,并組成環形磁場。物相沉積技術普遍應用于航空航天、電子、光學、機械、建筑、輕工、冶金、材料等領域。海南磁控濺射哪家好
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。海南磁控濺射哪家好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。
反應磁控濺射:以金屬、合金、低價金屬化合物或半導體材料作為靶陰極,在濺射過程中或在基片表面沉積成膜過程中與氣體粒子反應生成化合物薄膜,這就是反應磁控濺射。反應磁控濺射普遍應用于化合物薄膜的大批量生產,這是因為:(1)反應磁控濺射所用的靶材料和反應氣體純度很高,因而有利于制備高純度的化合物薄膜。(2)通過調節反應磁控濺射中的工藝參數,可以制備化學配比或非化學配比的化合物薄膜,通過調節薄膜的組成來調控薄膜特性。(3)反應磁控濺射沉積過程中基板升溫較小,而且制膜過程中通常也不要求對基板進行高溫加熱,因此對基板材料的限制較少。
磁控濺射的種類:磁控濺射包括很多種類。各有不同工作原理和應用對象。但有一共同點:利用磁場與電場交互作用,使電子在靶表面附近成螺旋狀運行,從而增大電子撞擊氬氣產生離子的概率。所產生的離子在電場作用下撞向靶面從而濺射出靶材。靶源分平衡式和非平衡式,平衡式靶源鍍膜均勻,非平衡式靶源鍍膜膜層和基體結合力強。平衡靶源多用于半導體光學膜,非平衡多用于磨損裝飾膜。磁控陰極按照磁場位形分布不同,大致可分為平衡態磁控陰極和非平衡態磁控陰極。平衡態磁控陰極內外磁鋼的磁通量大致相等,兩極磁力線閉合于靶面,很好地將電子/等離子體約束在靶面附近,增加了碰撞幾率,提高了離化效率,因而在較低的工作氣壓和電壓下就能起輝并維持輝光放電,靶材利用率相對較高。但由于電子沿磁力線運動主要閉合于靶面,基片區域所受離子轟擊較小。非平衡磁控濺射技術,即讓磁控陰極外磁極磁通大于內磁極,兩極磁力線在靶面不完全閉合,部分磁力線可沿靶的邊緣延伸到基片區域,從而部分電子可以沿著磁力線擴展到基片,增加基片區域的等離子體密度和氣體電離率。磁控濺射就是在外加電場的兩極之間引入一個磁場。
磁控濺射鍍膜常見領域應用:磁控濺射方法可用于制備多種材料,如金屬、半導體、絕緣子等.它具有設備簡單、易于控制、涂覆面積大、附著力強等優點.磁控濺射發展至今,除了上述一般濺射方法的優點外,還實現了高速、低溫、低損傷。1、各種功能薄膜:如具有吸收、透射、反射、折射、偏振等功能。例如,在低溫下沉積氮化硅減反射膜以提高太陽能電池的光電轉換效率。2、微電子:可作為非熱鍍膜技術,主要用于化學氣相沉積。3、裝飾領域的應用:如各種全反射膜和半透明膜;比如手機殼、鼠標等。4、一些不適合化學氣相沉積的材料可以通過磁控濺射沉積,這種方法可以獲得均勻的大面積薄膜。5、機械工業:如表面功能膜、超硬膜、自潤滑膜等。這些膜能有效提高表面硬度、復合韌性、耐磨性和高溫化學穩定性,從而大幅度提高產品的使用壽命。6、光領域:閉場非平衡磁控濺射技術也已應用于光學薄膜、低輻射玻璃和透明導電玻璃,特別是,透明導電玻璃普遍應用于平板顯示器件、太陽能電池、微波和射頻屏蔽器件和器件、傳感器等。在氣體可以電離的壓強范圍內如果改變施加的電壓,電路中等離子體的阻抗會隨之改變。海南磁控濺射哪家好
向脈沖更多地用于雙靶閉合式非平衡磁控濺射系統,系統中的兩個磁控靶連接在同一脈沖電源上。海南磁控濺射哪家好
磁控濺射的工藝研究:1、系統參數:工藝會受到很多參數的影響。其中,一些是可以在工藝運行期間改變和控制的;而另外一些則雖然是固定的,但是一般在工藝運行前可以在一定范圍內進行控制。兩個重要的固定參數是:靶結構和磁場。2、靶結構:每個單獨的靶都具有其自身的內部結構和顆粒方向。由于內部結構的不同,兩個看起來完全相同的靶材可能會出現迥然不同的濺射速率。在鍍膜操作中,如果采用了新的或不同的靶,應當特別注意這一點。如果所有的靶材塊在加工期間具有相似的結構,調節電源,根據需要提高或降低功率可以對它進行補償。在一套靶中,由于顆粒結構不同,也會產生不同的濺射速率。這也需要在鍍膜期間加以注意。不過,這種情況只有通過更換靶材才能得到解決,這時候為了得到優良的膜層,必須重新調整功率或傳動速度。因為速度對于產品是至關重要的,所以標準而且適當的調整方法是提高功率。海南磁控濺射哪家好
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