磁控濺射設備原子的能量比蒸發原子的能量大許多倍;入射離子的能量很低時,濺射原子角散布就不完全符合余弦散布規律。角散布還與入射離子方向有關。從單晶靶濺射出來的原子趨向于集中在晶體密度大的方向,因為電子的質量很小,所以即便運用具有高能量的電子炮擊靶材也不會發生濺射現象。因為濺射是一個雜亂的物理進程,涉及的因素許多,長期以來關于濺射機理雖然進行了許多的研究,提出過許多的理論,但都難以完善地解說濺射現象。廣東省科學院半導體研究所。磁控濺射的技術特點是要在陰極靶面附件產生與電場方向垂直的磁場,一般采用永久磁鐵實現。云南射頻磁控濺射鍍膜
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。云南射頻磁控濺射鍍膜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。
磁控濺射設備的主要用途:(1)各種功能性薄膜:如具有吸收、透射、反射、折射、偏光等作用的薄膜。例如,低溫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)裝飾領域的應用,如各種全反射膜及半透明膜等,如手機外殼,鼠標等。(3)在微電子領域作為一種非熱式鍍膜技術,主要應用在化學氣相沉積(CVD)或金屬有機。(4)化學氣相沉積(CVD)生長困難及不適用的材料薄膜沉積,而且可以獲得大面積非常均勻的薄膜。(5)在光學領域:中頻閉合場非平衡磁控濺射技術也已在光學薄膜(如增透膜)、低輻射玻璃和透明導電玻璃等方面得到應用。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、微波與射頻屏蔽裝置與器件、傳感器等。(6)在機械加工行業中,表面功能膜、超硬膜,自潤滑薄膜的表面沉積技術自問世以來得到長足發展,能有效的提高表面硬度、復合韌性、耐磨損性和抗高溫化學穩定性能,從而大幅度地提高涂層產品的使用壽命。
特殊濺射沉積技術:反應濺射參數與生成物性能的關系:在純Ar狀態下濺射沉積的時純鋁膜,當氮氣被引入真空室后,靶面發生變化,隨氮氣的量不斷上升,填充因子下降,膜內AlN含量上升,膜的介質性提高,方塊電阻增加,當氮氣達到某一值時,沉積膜就是純的AlN。同時電流不變的條件下,電壓下降,沉積速率降低。根據膜的導電性的高低可定性的將反應濺射過程分為兩種模式--金屬模式和化合物模式,介乎兩者之間是過渡區。一般認為膜的方塊電阻在1000之下是金屬模式,大于幾M為化合物模式。由于反應氣體量的增加,靶面上會形成一層化合物,薄膜成分變化的同時沉積速率下降當氣體量按原來增加量減少時,放電曲線及沉積速率都出現滯后現象。單向脈沖正電壓段的電壓為零!濺射發生在負電壓段。
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。磁控濺射是70年代迅速發展起來的一種“高速低溫濺射技術”。磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個正交電磁場。當濺射產生的二次電子在陰極位降區內被加速為高能電子后,并不直接飛向陽極,而是在正交電磁場作用下作來回振蕩的近似擺線的運動。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。這些低能電子較終沿磁力線漂移到陰極附近而被吸收,避免高能電子對極板的強烈轟擊,消除了二極濺射中極板被轟擊加熱和被電子輻照引起的損傷,體現出磁控濺射中極板“低溫”的特點。由于外加磁場的存在,電子的復雜運動增加了電離率,實現了高速濺射。磁控濺射的技術特點是要在陰極靶面附件產生與電場方向垂直的磁場,一般采用永久磁鐵實現。磁控濺射設備的主要用途:各種功能性薄膜:如具有吸收、透射、反射、折射、偏光等作用的薄膜。云南射頻磁控濺射鍍膜
PVD鍍膜技術主要分為三類:真空蒸發鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜。云南射頻磁控濺射鍍膜
真空磁控濺射鍍膜工藝具備以下特點:復合靶。可制作復合靶鍍合金膜,目前,采用復合磁控靶濺射工藝已成功鍍上了Ta-Ti合金、(Tb-Dy)-Fe以及Gb-Co合金膜。復合靶的結構有四種,分別是圓塊鑲嵌靶、方塊鑲嵌靶、小方塊鑲嵌靶以及扇形鑲嵌靶,其中以扇形鑲嵌靶結構的使用效果為佳。磁控濺射是眾多獲得高質量的薄膜技術當中使用較普遍的一種鍍膜工藝,采用新型陰極使其擁有很高的靶材利用率和高沉積速率,該工藝不只用于單層膜的沉積,還可鍍制多層的薄膜,此外,還用于卷繞工藝中用于包裝膜、光學膜、貼膜等膜層鍍制。云南射頻磁控濺射鍍膜
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