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)。
9 D( \+ d4 F2 l       溅射成膜法的特征
: W4 c/ {6 U% d. l% ], t
; }" B7 |* @4 y  G1：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。
' w' c* E, G& u4 X% X" e" _. f% b3：高熔点材料也可以成膜。
$ u9 T. B0 {+ V; r7 \# X4：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。
3 Z# l4 x" Z# ]6：可以大面积均匀成膜。
- h3 g3 v* E  p2 k+ @1 D4 V1 ]7：如果把基板放到靶的位置上、则可以切削基板表面。
! S  Q1 E9 s2 i  Y" Q3 x% F, Q    溅射成膜方式
) i& m9 I8 ^" i0 p' ~3 _) e" M    一、　DC溅射成膜
　　原理

1：成膜基板和膜靶材近距离配置。
0 k- Y) L7 d) ?  N. d2：到达真空状态之后，在靶和基板之间加高电压。
, b* j* u! I0 n3：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。
4 F& A! d4 k# Q& k6 \4：离子撞击靶后，把靶材的粒子溅射出去。
5：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:
# }3 J& ]3 B! s    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。
7 {0 D" ?4 g& ?8 O& v   
  k. ]  {% X5 h' ~, x# b    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。
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# a7 ~! K: F" x5 d7 ^) \    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。

4 i; E* ~0 M0 \9 @      二、RF溅射
6 L& b# [. Z( q  g7 i, d: ~: |2 J3 V    原理

1：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。
! v" h% A, L' h3：因为是交流电压，所以带电粒子的加速方向随电压而变。
: A" n3 y/ v+ C6 i2 e9 ?. A, v1 o4：因为电子比离子轻，容易移动。
7 I, o6 C. _, W% L$ z5：靶一侧的电子没有流通渠道、使电子密度升高。
6：高密度的电子使靶带有负电、会吸引更多的阳离子撞击靶。
3 X2 a4 W. d, c

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. H" l# r8 c8 S) ]9 y    三、磁控溅射
  k  b( W6 V6 c, Q    原理
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1：成膜基板和靶近距离配置、靶材的后面安装有磁铁。
7 E- _5 l* D* S, T" @1 }* z2：加高电压之后诱发溅射。
( }' B) f0 j# D2 U: J$ M1 F3：因为靶周围有磁场、电子沿磁力线做螺旋运动。
3 V  S6 l+ _' H. I4：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。

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! R  n+ w9 F7 U! M5 O* k0 U0 k9 _　　特征

1、也可使用高频电源。
2、在成膜基板附近没有等离子状态、基板不受损伤。
$ G0 ?4 f' r- X3、溅射量大。
0 i% G  O9 i. v! c
9 a4 |( \% X. u  d7 H% T+ W   　缺点

　　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)。
7 Q  g+ S5 C7 N' J; r3 B5 I      四、离子束溅射
      这是唯一一种不用放电的溅射方法。
       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

0 i+ H  ]3 a* Q/ I       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。

  ?/ r/ l( x' J7 D  R. p) G       (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
5 o- \$ S% t& a* E9 f; z, c4 E1、不需要放电来产生等离子状态、高真空状态下也可成膜。
2、离子源独立存在、单独设定容易。
/ n4 L& f0 q% q; m( j( a7 c3、靶材不需要导电性。
       缺点
1、设备复杂、昂贵。
: M2 r$ t) ^1 ^! K' O' F2 U2 ~2、成膜速度慢。

       溅射成膜设备的构成

. F$ i) c. C% S' ?6 D      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)。
0 X1 {2 u+ P2 b4 G, h0 G8 g2、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。
; P" {- O: Z/ S# z$ v0 W1 q4、靶台。
5、电源(高频电源、高压电源)。
2 ~$ S- j( k; }9 p' c9 s6、控制系统。
( T" f  O3 K  h" Z% G2 K. {
    溅射利用法
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磁气记录媒体。
' [5 S  b+ p, }. UCD/DVD(信息记录的金属膜)。
9 W- V( r6 ]4 M$ M. E8 s半导体(电路、各种传感器)。
6 T- x& A: E* ]% ]' S7 s: n磁头。
打印机头部。
; l2 g! p2 F* D5 d& A液晶(透明电极部分)。
6 I- k: ?$ S8 y4 L7 x7 V有机EL表示装置(透明电极部分)。
高辉度光电管。
7 w% _+ ~+ A, _0 z, z9 W! n/ g电子显微镜样品制作。
1 }2 n) t! l- |: T光触媒薄膜。
表面分析(利用溅射的切削作用)。
形状记忆合金薄膜。
塑料或玻璃的电子屏蔽膜。

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还有电子束沉积，快速镀膜的好方法。
* W2 F; W5 |* m& \不过薄膜结晶性能不好

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很详细啊