关于溅射成膜

losesky

　　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)。
. N3 i0 K# Q  N' V2 `% y       溅射成膜法的特征
4 q: W4 e7 {  i" _
( J3 c, w: T4 K* {1：成膜原材料粒子能量大、在基板上粘附力强、成膜牢固。
2：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。
% p' K9 t& p5 u( K; r3：高熔点材料也可以成膜。
8 O5 \/ A$ e3 ?7 X/ M' p4：成膜厚度容易控制。
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。
/ k+ l4 x) o8 B6：可以大面积均匀成膜。
7：如果把基板放到靶的位置上、则可以切削基板表面。
* _# F& L1 A3 n  A, U    溅射成膜方式
    一、　DC溅射成膜
; b4 v* J& S2 P" ?, d. M　　原理

1：成膜基板和膜靶材近距离配置。
2：到达真空状态之后，在靶和基板之间加高电压。
* n$ E) I- ]/ L  |) N# m0 {2 o3：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。
6 [0 d" g' m2 b$ U" K8 B# Z& {) ~4：离子撞击靶后，把靶材的粒子溅射出去。
. N) `, P/ D# o: Z4 y5：被溅射出来的靶材的粒子到达成膜基板上成膜。

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      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:
. q/ a+ s1 a. U3 e6 W    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。
$ S- \8 k4 T$ r: c+ }% C1 \3 L   
9 x# ]2 |$ `1 L  S$ H    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。

    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。

      二、RF溅射
- c& b: T6 \9 @; @( Z  T    原理
# l$ L7 R3 c! w
% Q$ R  ?% ^1 a2 E3 K+ ~; Q1：靶和成膜基板近距离配置。
2：真空腔体和靶之间加高频率电压。
3：因为是交流电压，所以带电粒子的加速方向随电压而变。
, Y0 L  r- ]- m1 l+ U( x# A4：因为电子比离子轻，容易移动。
, ]' q1 {$ T) C8 B6 A5：靶一侧的电子没有流通渠道、使电子密度升高。
- ]% x4 @( F6 R) B6：高密度的电子使靶带有负电、会吸引更多的阳离子撞击靶。
# k$ A, e5 i* {0 L% g: Z

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: H4 o- `6 E- ^6 Z: I& l    三、磁控溅射
    原理
. o! Q6 a6 y, X4 \* o
1：成膜基板和靶近距离配置、靶材的后面安装有磁铁。
2：加高电压之后诱发溅射。
; ^8 n) }& h4 m) i' y, ^3：因为靶周围有磁场、电子沿磁力线做螺旋运动。
- V8 n4 {( Y2 H8 P! V4 c; \( W' R4：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。
0 j( u/ e, z0 Z/ t. M' q6 a  w

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　　特征

1、也可使用高频电源。
0 \/ p+ \8 ], X8 \* E2、在成膜基板附近没有等离子状态、基板不受损伤。
7 B- f. P  p, Q3 g/ x" R3、溅射量大。

   　缺点
/ w& U- ~& I. |, m
: D3 ~. n2 U0 h% f9 u7 V. T  c　　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)。
      四、离子束溅射
      这是唯一一种不用放电的溅射方法。
8 D& D% ]; }2 ~. F! ?       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

       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。

       (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。)

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       特征
# o4 g# ?6 j3 g0 X1、不需要放电来产生等离子状态、高真空状态下也可成膜。
' ~) P- I+ r9 C6 q" D  q2、离子源独立存在、单独设定容易。
0 a: f! ~( j. p0 s3、靶材不需要导电性。
       缺点
0 o5 V& B& B7 P8 ]  W# F1、设备复杂、昂贵。
% {! ~7 m3 ], Y6 i5 d6 D8 f0 I; N2、成膜速度慢。

1 T) L* A0 e, I  O  m: b       溅射成膜设备的构成
6 H' M+ x) d' O9 H' }# t, u
      除了离子束溅射之外、设备基本构成如下:

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1、真空腔体(气体导入口、基板和靶出入口等)。
) M) b  P$ N4 S* y2、排气系统(旋转泵、分子泵、因为要放电、所以不需要高真空)。
3、成膜基板台。
4、靶台。
  `1 H2 m- j" e5、电源(高频电源、高压电源)。
( ^. x( b, C8 M' J% c6、控制系统。
+ c& ?. e! K3 R$ j2 e
    溅射利用法

2 C* c$ ?! Q. L& @$ N5 E- @+ T磁气记录媒体。
1 n) H( y7 s! F9 }CD/DVD(信息记录的金属膜)。
半导体(电路、各种传感器)。
磁头。
打印机头部。
液晶(透明电极部分)。
有机EL表示装置(透明电极部分)。
/ h& R; o3 F8 [; C- M高辉度光电管。
电子显微镜样品制作。
光触媒薄膜。
表面分析(利用溅射的切削作用)。
7 R7 g6 N5 x& O  O3 C形状记忆合金薄膜。
塑料或玻璃的电子屏蔽膜。

sialon-1

还有电子束沉积，快速镀膜的好方法。
不过薄膜结晶性能不好

lxb5721

很详细啊