各种溅射镀膜方法

zpur1983

各种溅射成膜方法

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)。
: f" I4 U; j$ U3 L8 f" x1 |溅射成膜法的特征
7 a/ ]% W$ S& d1：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。
3：高熔点材料也可以成膜。
4：成膜厚度容易控制。
& x1 U1 c5 I5 r9 x" y2 V5：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。
6：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。

5 t1 W' U" x. E/ L; y溅射成膜方式
& I4 ?0 I( R6 p7 l

/ a+ n( g' z* v一、　DC溅射成膜
; x$ t9 c8 ]0 e  K　　原理
& q7 i& S4 {) Y6 y& V
* T% K0 O* d( s4 {5 I3 N  x  s/ D1：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。
1 ^& W# S) B' @+ E8 `  _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。
6 S+ g0 _& g$ `- l; Q) Y4：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。

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:
2 k. x$ E2 h0 O0 a    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。
: b! f% o: \. m0 A9 u0 B! P   
  c7 d% Q6 Q8 r9 o' 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。
* z8 ~' v6 [8 a7 n* z
    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。

7 V) |. H  ~* R8 b二、RF溅射
& J! T: Q+ v/ e8 |- h# T$ I  y4 v    原理
- T- w* r8 T3 X5 t; ~4 y; p* D/ z
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。
3：因为是交流电压，所以带电粒子的加速方向随电压而变。
4：因为电子比离子轻，容易移动。
5：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。

* B7 j. f0 O. Z: A$ I三、磁控溅射
    原理

1：成膜基板和靶近距离配置、靶材的后面安装有磁铁。
# S; X( k' Y5 y. r% U2：加高电压之后诱发溅射。
3：因为靶周围有磁场、电子沿磁力线做螺旋运动。
  W8 Y2 G. s3 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。

　　特征
3 t0 W5 N# V1 r) |
, B0 ^! G# d$ |1 e" M' }$ G1、也可使用高频电源。
$ i: ?0 H! R1 H, f1 b  z5 F9 B2、在成膜基板附近没有等离子状态、基板不受损伤。
% d. k% [6 K5 Z) P3 V# N. M3、溅射量大。
# `! R+ A7 Y3 ?" g, R4 U6 W
3 m2 Y5 T/ @' n. g( e  　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)。

四、离子束溅射
" D. J8 Q! y1 ?8 P/ k
# |. Y8 f3 f# d2 F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

2 _3 T# A8 D/ ?% `* x4 r      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。

* E- c& U% V! H      (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。)

      特征
4 `: o. a" v5 R+ O% o& T8 t+ y1、不需要放电来产生等离子状态、高真空状态下也可成膜。
1 E: j% k/ }% X" b9 p! L2、离子源独立存在、单独设定容易。
3、靶材不需要导电性。
7 V7 k, ?/ F# v9 T" q9 m. f0 Z
/ v3 A; k5 V  y' G# B缺点
1、设备复杂、昂贵。
3 p) `5 L4 N- A& ?1 z) S2、成膜速度慢。


溅射成膜设备的构成
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除了离子束溅射之外、设备基本构成如下:

1、真空腔体(气体导入口、基板和靶出入口等)。
5 C0 u) f' x  m' R  n2、排气系统(旋转泵、分子泵、因为要放电、所以不需要高真空)。
* S) i. P1 ~+ n1 l9 h  C  O3、成膜基板台。
; e4 w$ g+ l2 s$ F( U4、靶台。
5、电源(高频电源、高压电源)。
6、控制系统。

5 S3 f5 f# U6 o# q- Q: _溅射利用法
磁气记录媒体。
CD/DVD(信息记录的金属膜)。
; D! j# U6 K5 }# ^! S: J半导体(电路、各种传感器)。
磁头。
打印机头部。
/ z! i  x* i9 }" \5 P) R液晶(透明电极部分)。
有机EL表示装置(透明电极部分)。
高辉度光电管。
- R2 V7 H' E8 P- I2 `电子显微镜样品制作。
# A3 ]+ _" |3 i. U2 |9 E光触媒薄膜。
) J  F3 I3 Y% \: P表面分析(利用溅射的切削作用)。
形状记忆合金薄膜。
, C) O% [" X9 X% t+ l2 m0 ~- Q塑料或玻璃的电子屏蔽膜。

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