关于溅射成膜

losesky · 发表于 2009-3-4 12:39:18

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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)。
溅射成膜法的特征

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。
3：高熔点材料也可以成膜。
4：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。
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。
溅射成膜方式
一、　DC溅射成膜
　　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。
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。
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。

http://www.chinesevacuum.com/upload/20090228175024.gif

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:
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。

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
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。
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。

http://www.chinesevacuum.com/upload/20090228175038.gif

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。
2：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。
4：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。

http://www.chinesevacuum.com/upload/20090228172909.gif

　　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。
3、溅射量大。

　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
   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

   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。)

http://www.chinesevacuum.com/upload/20090228175135.gif

   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。
2、成膜速度慢。

   溅射成膜设备的构成

   除了离子束溅射之外、设备基本构成如下:

http://www.chinesevacuum.com/upload/20090228175221.gif

1、真空腔体(气体导入口、基板和靶出入口等)。
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。
5、电源(高频电源、高压电源)。
6、控制系统。

溅射利用法

磁气记录媒体。
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)。
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。
塑料或玻璃的电子屏蔽膜。

sialon-1 · 发表于 2009-3-4 14:18:02

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 · 发表于 2009-3-12 20:42:27

很详细啊

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