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)。
       溅射成膜法的特征
0 M2 z/ i$ a5 Y& B2 l: P, D
1：成膜原材料粒子能量大、在基板上粘附力强、成膜牢固。
5 D4 ?( ~* Z# E& s6 s  X7 k2：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。
" P0 s- |  U. }! b1 t6 a  Y3：高熔点材料也可以成膜。
2 G" F: S2 F/ B4：成膜厚度容易控制。
/ l# j  [3 p$ T" v+ y2 m8 D& f  }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。
# O& n4 `* q& G$ X, p* \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。
. x8 @; s% M1 L0 `2 D8 i    溅射成膜方式
6 ]& b! |& R, N) b* z4 q    一、　DC溅射成膜
　　原理

( j" S3 _( @0 @4 e1：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。
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。
0 e* _5 A- a3 P4 A' Y7 L/ T$ I4：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:
( K2 B$ e) i( h- K- S0 \: T    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。
& n& G) {8 p( U; J8 H/ D   
# Z  L. f1 J9 }# q6 u) w    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。

7 e% y4 I8 ?9 ?+ i0 A    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
3 |: l, h/ T) S2 {$ ~% N% b: i. t    原理

+ E% G% E# n7 n1：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。
- x' @3 d5 U  z3 h; i3：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。
+ r' x. ]+ N8 `* d9 E: ]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。
- m6 e' H6 E, T5 M( M* U! P; R) k

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2 z4 ]8 O, j5 k4 r/ n% S% D    三、磁控溅射
; q3 r& V$ ?0 K6 j7 }$ T    原理
0 y/ X1 C, E- [2 ?5 G& ?8 D
1：成膜基板和靶近距离配置、靶材的后面安装有磁铁。
  a5 o+ G3 v  }! s: _5 L+ _  ^8 J2：加高电压之后诱发溅射。
3 t5 t  p* x/ u7 f% d7 ?& s- a" K" y7 k3：因为靶周围有磁场、电子沿磁力线做螺旋运动。
2 F0 y$ n* Z4 D& O2 j/ j0 d& I2 P- k4：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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　　特征

1、也可使用高频电源。
3 x4 J2 h  o1 |4 l4 U- ^2、在成膜基板附近没有等离子状态、基板不受损伤。
3、溅射量大。

  e6 l9 `' K0 M: I- j' T   　缺点

/ R% I+ j9 T, _　　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
4 Y- S, h$ K6 O$ Z3 c0 z! Z5 P( H      这是唯一一种不用放电的溅射方法。
, `8 s; ?9 M  x) X5 Y3 q9 Q, ~       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
) U) L- a# Z2 H' M8 Q; }: O. U! l
# C9 I8 l0 d" ?# e9 u' e       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。
5 U! E5 N( Q! R% J3 \8 N0 n
       (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
1、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。
3、靶材不需要导电性。
       缺点
1、设备复杂、昂贵。
: ~% E3 o3 p% M0 f" a% }. A1 {3 _2、成膜速度慢。

" |3 A$ T' @! p  F       溅射成膜设备的构成

, r0 Z9 i; F+ ^* Y" a( }2 L+ d( J      除了离子束溅射之外、设备基本构成如下:
3 j8 e+ b* X' E# `

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1、真空腔体(气体导入口、基板和靶出入口等)。
- a3 ~9 U0 f; w- u2 d* ~2、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。
: e$ L8 }  w& ^/ `4 @& @5、电源(高频电源、高压电源)。
6、控制系统。

4 ?, Y" T2 r  [( _) d7 m9 [) d    溅射利用法

5 k1 u+ r# X+ D* h' x2 h4 v磁气记录媒体。
& }8 E5 r! m( [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)。
5 l$ }$ V, h/ v  j$ Q有机EL表示装置(透明电极部分)。
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)。
形状记忆合金薄膜。
3 m% k; ]3 Q' ~+ Z9 C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。
! w& d: J& e3 K不过薄膜结晶性能不好

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很详细啊