磁控濺射的基本原理是利用Ar一O2混合氣體中的等離子體在電場和交變磁場的作用下,被加速的高能粒子轟擊靶材表面,能量交換后,靶材表面的原子脫離原晶格而逸出,轉移到基體表面而成膜。磁控濺射的特點是成膜速率高,基片溫度低,膜的粘附性好,可實現大面積鍍膜。該技術可以分為直流磁控濺射法和射頻磁控濺射法。磁控濺射設備一般根據所采用的電源的不同又可分為直流濺射和射頻濺射兩種。直流磁控濺射的特點是在陽極基片和陰極靶之間加一個直流電壓,陽離子在電場的作用下轟擊靶材,它的濺射速率一般都比較大。不同的金屬、合金、氧化物能夠進行混合,同時濺射于基材上。湖北直流磁控濺射處理
直流濺射的結構原理如下:真空室中裝有輝光放電的陰極,靶材就裝在此極表面上,接受離子轟擊;安裝鍍膜基片或工件的樣品臺以及真空室接地,作為陽極。操作時將真空室抽至高真空后,通入氬氣,并使其真空度維持在1.0Pa左右,再加上2-3kV的直流電壓于兩電極之上,即可產生輝光放電。此時,在靶材附近形成高密度的等離子體區,即負輝區該區中的離子在直流電壓的加速下轟擊靶材即發生濺射效應。由靶材表面濺射出來的原子沉積在基片或工件上,形成鍍層。湖北直流磁控濺射處理射頻磁控濺射,又稱射頻磁控濺射,是一種制備薄膜的工藝,特別是在使用非導電材料時。
磁控濺射是以磁場束縛和延長電子的運動路徑,改變電子的運動方向,提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量。電子的歸宿不只是基片,真空室內壁及靶源陽極也是電子歸宿。但一般基片與真空室及陽極在同一電勢。磁場與電場的交互作用使單個電子軌跡呈三維螺旋狀,而不是只在靶面圓周運動。至于靶面圓周型的濺射輪廓,那是靶源磁場磁力線呈圓周形狀分布。磁力線分布方向不同會對成膜有很大關系。在EXBshift機理下工作的除磁控濺射外,還有多弧鍍靶源,離子源,等離子源等都在此原理下工作。所不同的是電場方向,電壓電流大小等因素。
磁控濺射是在外加電場的兩極之間引入一個磁場。這個磁場使得電子受到洛倫茲力的束縛作用,其運動路線受到控制,因此大幅度增加了電子與Ar分子(原子)碰撞的幾率,提高了氣體分子的電離程度,從而使濺射效率得到很大的提升。濺射現象自發現以來己被普遍應用在多種薄膜的制備中,如制備金屬、半導體、合金、氧化物以及化合物半導體等。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。磁控濺射在技術上可以分為直流(DC)磁控濺射、中頻(MF)磁控濺射、射頻(RF)磁控濺射。磁控濺射具有設備簡單、易于控制、涂覆面積大、附著力強等優點。
磁控濺射靶材鍍膜過程中,影響靶材鍍膜沉積速率的因素:濺射電流。磁控靶的濺射電流與濺射靶材表面的離子電流成正比,因此也是影響濺射速率的重要因素。磁控濺射有一個普遍規律,即在較佳氣壓下沉積速度較快。因此,在不影響薄膜質量和滿足客戶要求的前提下,從濺射良率考慮氣體壓力的較佳值是合適的。改變濺射電流有兩種方法:改變工作電壓或改變工作氣體壓力。濺射功率:濺射功率對沉積速率的影響類似于濺射電壓。一般來說,提高磁控靶材的濺射功率可以提高成膜率。然而,這并不是一個普遍的規則。在磁控靶材的濺射電壓低,濺射電流大的情況下,雖然平均濺射功率不低,但離子不能被濺射,也不能沉積。前提是要求施加在磁控靶材上的濺射電壓足夠高,使工作氣體離子在陰極和陽極之間的電場中的能量足夠大于靶材的"濺射能量閾值"。高能電子不斷與氣體分子發生碰撞并向后者轉移能量,使之電離而本身變成低能電子。湖北直流磁控濺射處理
脈沖磁控濺射可以有效地抑制電弧產生進而消除由此產生的薄膜缺陷。湖北直流磁控濺射處理
射頻磁控濺射是一種制備薄膜的工藝,特別是在使用非導電材料時,薄膜是在放置在真空室中的基板上生長的。強大的磁鐵用于電離目標材料,并促使其以薄膜的形式沉淀在基板上。使用鉆頭的人射頻磁控濺射過程的第一步是將基片材料置于真空中真空室。然后空氣被移除,目標材料,即構成薄膜的材料,以氣體的形式釋放到腔室中。這種材料的粒子通過使用強大的磁鐵被電離。現在以等離子體的形式,帶負電荷的靶材料排列在基底上形成薄膜。薄膜的厚度范圍從幾個原子或分子到幾百個。磁鐵有助于加速薄膜的生長,因為對原子進行磁化有助于增加目標材料電離的百分比。電離原子更容易與薄膜工藝中涉及的其他粒子相互作用,因此更有可能在基底上沉積。這提高了薄膜工藝的效率,使它們能夠在較低的壓力下更快地生長。湖北直流磁控濺射處理
廣東省科學院半導體研究所成立于2016-04-07,同時啟動了以芯辰實驗室,微納加工為主的微納加工技術服務,真空鍍膜技術服務,紫外光刻技術服務,材料刻蝕技術服務產業布局。旗下芯辰實驗室,微納加工在電子元器件行業擁有一定的地位,品牌價值持續增長,有望成為行業中的佼佼者。我們強化內部資源整合與業務協同,致力于微納加工技術服務,真空鍍膜技術服務,紫外光刻技術服務,材料刻蝕技術服務等實現一體化,建立了成熟的微納加工技術服務,真空鍍膜技術服務,紫外光刻技術服務,材料刻蝕技術服務運營及風險管理體系,累積了豐富的電子元器件行業管理經驗,擁有一大批專業人才。廣東省半導體所始終保持在電子元器件領域優先的前提下,不斷優化業務結構。在微納加工技術服務,真空鍍膜技術服務,紫外光刻技術服務,材料刻蝕技術服務等領域承攬了一大批高精尖項目,積極為更多電子元器件企業提供服務。