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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)。 # s3 F7 } s3 X+ s3 P3 ~& I
溅射成膜法的特征
" K8 [! @& t2 D ~& V
( Z4 Q* \1 d) K( `- \! ]1：成膜原材料粒子能量大、在基板上粘附力强、成膜牢固。
8 S6 ]) d, r& e# t9 V( ^7 q' g2：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。 6 ?9 L3 d( a2 M! ^1 q$ v
3：高熔点材料也可以成膜。 ) C9 D4 w- d' J
4：成膜厚度容易控制。 ; U; ^# {/ S1 x6 V
5：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。 , j! Z) k4 d* u {5 I! F
6：可以大面积均匀成膜。 7 d0 X" }1 S9 v1 b
7：如果把基板放到靶的位置上、则可以切削基板表面。
. b. t* E3 U' T2 s# X9 ]0 ?$ V6 i$ i 溅射成膜方式
1 [& \9 j5 G7 w0 A 一、 DC溅射成膜
1 Q3 X7 C( L1 P: i5 c# I2 ~ 原理
. G( C* i; t% _! A" O% q
' `* @/ h9 P4 J, t H1：成膜基板和膜靶材近距离配置。
. \4 D/ Q" h8 ~; d2：到达真空状态之后，在靶和基板之间加高电压。 ) J1 K* A* {! x# t. Q5 @5 b
3：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。 ; V5 Q4 x2 z0 `( x
4：离子撞击靶后，把靶材的粒子溅射出去。
8 K( }" u' _, o3 l& O7 |5：被溅射出来的靶材的粒子到达成膜基板上成膜。 & U1 W" i& A( ?
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:; I/ L4 b/ D' b5 O- A! X% I
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。
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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。 ; v9 S8 c& c' j `
/ P. r9 i& q9 w# \ 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。
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二、RF溅射9 a" u9 I) R7 R: \9 o
原理
) L3 ~1 A3 q! t' v/ {
. r* O6 b- Q& j4 V. S1：靶和成膜基板近距离配置。
8 O4 q4 w: e2 y- p2：真空腔体和靶之间加高频率电压。
, F g( \0 O, E9 ^3：因为是交流电压，所以带电粒子的加速方向随电压而变。
; L( v6 M5 q# i: b& }/ }4：因为电子比离子轻，容易移动。
1 \1 b$ c8 V4 Z6 _2 F G5：靶一侧的电子没有流通渠道、使电子密度升高。
( c+ |5 y' D w& D8 p0 ?! v6：高密度的电子使靶带有负电、会吸引更多的阳离子撞击靶。" b/ e: D. R/ t# S
5 ]7 K% Z, R. v 三、磁控溅射% g- \- p8 i) F- {1 g5 s! Y6 t
原理
8 {! t+ y A8 \$ d7 m8 T+ m* U; B: _, s5 t
1：成膜基板和靶近距离配置、靶材的后面安装有磁铁。 e9 }& g6 v0 ]3 a+ N& n/ A
2：加高电压之后诱发溅射。
9 J$ [+ z+ G. ~3：因为靶周围有磁场、电子沿磁力线做螺旋运动。
$ @( W4 B6 }. @% q, |& P6 {9 W' h4：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。 4 ]. \5 d9 Y& ?6 q9 s
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特征 7 _, X" z! N6 S& W8 O0 g# s. a
0 G7 M/ \$ i4 ^. d; A! P @1 Y1、也可使用高频电源。
: p: j6 G0 S# o( M7 C: u2、在成膜基板附近没有等离子状态、基板不受损伤。
) i% H1 ~1 E) v+ e/ e8 `3、溅射量大。
' v& g J9 M' U! E: H1 E6 F' t# W4 ^3 q' T
缺点 ; s- W+ P6 w" k4 K4 o
! Y3 M4 R+ `' i9 e5 @) a 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)。 & A: i. v" A2 w* C
四、离子束溅射
1 t0 E6 w0 d+ S 这是唯一一种不用放电的溅射方法。 8 ?- q/ |& X! B2 X' |
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
* U1 G: k0 X* F. t- g0 Z
6 Z: k) q% s; {+ O# A; v 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。, p+ s) K! c+ e9 w
B" e8 C2 E9 B' ~% Z; \ (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。)
, X8 B' k$ X K 特征
! @. x& ]3 \/ H& z& w1、不需要放电来产生等离子状态、高真空状态下也可成膜。 ) ]- h- K$ e( T& k4 H" {( U- n# c
2、离子源独立存在、单独设定容易。
1 ]% w9 L; {% ^3、靶材不需要导电性。8 [& ~- F" ]4 ]! z6 [
缺点+ B2 f! m5 g; _, e t8 q; u0 N
1、设备复杂、昂贵。
, T$ a) u' y/ P0 O) _' ~2、成膜速度慢。 4 S3 W8 n, \! r( A
[+ b9 O% h9 k, }7 m& l; s 溅射成膜设备的构成 + {* z* F) o7 D2 w
5 j/ I( d e7 m( n9 o" l9 ^# R( g
除了离子束溅射之外、设备基本构成如下:
6 P0 l& \: }+ W- y1、真空腔体(气体导入口、基板和靶出入口等)。
3 I$ \ L( J& H: o2、排气系统(旋转泵、分子泵、因为要放电、所以不需要高真空)。 ( e$ D! z1 }1 [; e+ i# Y- M T
3、成膜基板台。 ' J: t/ M! E5 R) N. Y0 w2 Z( u
4、靶台。
& L4 P( {' \! n9 L8 P' X, f5、电源(高频电源、高压电源)。 7 Q, Z% d9 J7 Y3 q4 M# x
6、控制系统。
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溅射利用法7 ]# L. K0 | _
+ C% G; Y+ a4 `. j! i磁气记录媒体。
: a* n/ P$ j8 X! u0 ACD/DVD(信息记录的金属膜)。 - `! L3 J2 f1 T; A9 ?, o" U
半导体(电路、各种传感器)。 ( b/ `( F: z5 H0 k
磁头。 & o3 Q- c9 K R: ?+ b( X6 x0 t
打印机头部。
0 Z* T& x! U! Y液晶(透明电极部分)。 , }2 s& y* M7 p8 O, p0 k3 H! `
有机EL表示装置(透明电极部分)。 2 Q4 c+ w% }, T2 [! O
高辉度光电管。
7 K# N1 Q, z. y2 i6 [2 I电子显微镜样品制作。
9 m+ n C6 D) |7 K5 K( x: x光触媒薄膜。 ; N/ K: y2 p; S; K. Z$ h* P
表面分析(利用溅射的切削作用)。 # Y' z' X/ m5 T2 N) p) Y/ N3 B
形状记忆合金薄膜。
3 G; `; w) I) q9 s+ `) O+ p+ O塑料或玻璃的电子屏蔽膜。 |
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发表于 2009-3-4 12:39:18
