真空镀膜:磁控溅射法:溅射镀膜较初出现的是简单的直流二极溅射,它的优点是装置简单,但是直流二极溅射沉积速率低;为了保持自持放电,不能在低气压(<0。1Pa)下进行;不能溅射绝缘材料等缺点限制了其应用。磁控溅射是由二极溅射基础上发展而来,在靶材表面建立与电场正交磁场,解决了二极溅射沉积速率低,等离子体离化率低等问题,成为目前镀膜工业主要方法之一。磁控溅射与其它镀膜技术相比具有如下特点:可制备成靶的材料广,几乎所有金属,合金和陶瓷材料都可以制成靶材;在适当条件下多元靶材共溅射方式,可沉积配比精确恒定的合金;在溅射的放电气氛中加入氧、氮或其它活性气体,可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜;通过精确地控制溅射镀膜过程,容易获得均匀的高精度的膜厚;通过离子溅射靶材料物质由固态直接转变为等离子态,溅射靶的安装不受限制,适合于大容积镀膜室多靶布置设计;溅射镀膜速度快,膜层致密,附着性好等特点,很适合于大批量,高效率工业生产。近年来磁控溅射技术发展很快,具有代表性的方法有射频溅射、反应磁控溅射、非平衡磁控溅射、脉冲磁控溅射、高速溅射等。真空镀膜是一种由物理方法产生薄膜材料的技术。肇庆真空镀膜工艺
真空镀膜的方法:真空蒸镀法:激光束蒸发源蒸镀技术是一种比较理想的薄膜制备方法,利用激光器发出高能量的激光束,经聚焦照射到镀料上,使之受热气化。激光器可置于真空室外,避免了蒸发器对镀材的污染,使膜层更纯洁。同时聚焦后的激光束功率很高,可使镀料达到极高的温度,从而蒸发任何高熔点的材料,甚至可以使某些合金和化合物瞬时蒸发,从而获得成分均匀的薄膜。真空蒸镀法具有设备简单,节约金属原材料,沉积Ti金属及其氧化物、合金镀层等,表面附着均匀,生产周期短,对环境友好,可大规模生产等突出优点。揭阳真空镀膜加工蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子沉积在固体表面,称为离子镀。
PECVD一般用到的气体有硅烷、笑气、氨气等其他。这些气体通过气管进入在反应腔体,在射频源的左右下,气体被电离成活性基团。活性基团进行化学反应,在低温(300摄氏度左右)生长氧化硅或者氮化硅。氧化硅和氮化硅可用于半导体器件的绝缘层,可有效的进行绝缘。PECVD生长氧化硅薄膜是一个比较复杂的过程,薄膜的沉积速率主要受到反应气体比例、RF功率、反应室压力、基片生长温度等。在一定范围内,提高硅烷与笑气的比例,可提供氧化硅的沉积速率。在RF功率较低的时候,提升RF功率可提升薄膜的沉积速率,当RF增加到一定值后,沉积速率随RF增大而减少,然后趋于饱和。在一定的气体总量条件下,沉积速率随腔体压力增大而增大。PECVD在低温范围内(200-350℃),沉积速率会随着基片温度的升高而略微下降,但不是太明显。
蒸发法镀膜是将固体材料置于真空室内,在真空条件下,将固体材料加热蒸发,蒸发出来的原子或分子能自由地弥布到容器的器壁上。当把一些加工好的基板材料放在其中时,蒸发出来的原子或分子就会吸附在基板上逐渐形成一层薄膜。根据蒸发源不同,真空蒸发镀膜法又可 以分为四种:电阻蒸发源蒸镀法;电子束蒸发源蒸镀法;高频感应蒸发源蒸镀法;激光束蒸发源蒸镀法。本实验采用电阻蒸发源蒸镀法制备金属薄膜材料。蒸发镀膜,要求从蒸发源出来的蒸汽分子或原子,到达被镀膜基片的距离要小于镀膜室内残余气体分子的平均自由程,这样才能保证蒸发物的蒸汽分子能无碰撞地到达基片表面。保证薄膜纯净和牢固,蒸发物也不至于氧化。真空镀膜中真空溅射法是物理的气相沉积法中的后起之秀。
基片温度对薄膜结构有较大影响,基片温度高,使吸附原子的动能增大,跨越表面势垒的几率增多,容易结晶化,并使薄膜缺陷减少,同时薄膜内应力也会减少,基片温度低,则易形成无定形结构膜。 材料饱和蒸汽压随温度的上升而迅速增大,所以实验时必须控制好蒸发源温度。蒸发镀膜常用的加热方法时电阻大电流加热,采用钨,钼,铂等高熔点的金属。真空镀膜时,飞抵基片的气化原子或分子,一部分被反射,一部分被蒸发离开,剩下的要么结合在一起,再捕获其他原子或分子,使得自己增大;或者单个原子或分子在基片上自由扩散,逐渐生长,覆盖整个基片,形成镀膜。注意的是基片的清洁度和完整性将影响到镀膜的形成速率和质量真空溅镀通常指的是磁控溅镀,属于高速低温溅镀法。揭阳真空镀膜加工
真空镀膜镀的薄膜致密性好。肇庆真空镀膜工艺
真空镀膜:近些年来出现的新方法:除蒸发法和溅射法外,人们又综合了这两种方法的优缺点,取长补短,发展出一些新的方法,如:等离子体束溅射等。这种崭新的技术结合了蒸发镀的高效和溅射镀的高性能特点,特别在多元合金以及磁性薄膜的制备方面,具有其它手段无可比拟的优点。高效率等离子体溅射(HighTargetUtilizationPlasmaSputtering(HiTUS))实际上是由利用射频功率产生的等离子体聚束线圈、偏压电源组成的一个溅射镀膜系统。这种离子体源装置在真空室的侧面。该等离子体束在电磁场的作用下被引导到靶上,在靶的表面形成高密度等离子体。同时靶连接有DC/RF偏压电源,从而实现高效可控的等离子体溅射。等离子体发生装置与真空室的分离设计是实现溅射工艺参数宽范围可控的关键,而这种广阔的可控性使得特定的应用能确定工艺参数较优化。与通常的磁控溅射相比,由于磁控靶磁场的存在而在靶材表面形成刻蚀环不同,HiTUS系统由于取消了靶材背面的磁铁,从而能对靶的材料实现各个方面积均匀。肇庆真空镀膜工艺
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