真空镀膜的物理过程:PVD(物理的气相沉积技术)的基本原理可分为三个工艺步骤:(1)金属颗粒的气化:即镀料的蒸发、升华或被溅射从而形成气化源(2)镀料粒子((原子、分子或离子)的迁移:由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞,产生多种反应。(3)镀料粒子在基片表面的沉积。磁控溅射主要利用辉光放电(glowdischarge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面,靶材的原子被弹出而堆积在基板表面形成薄膜。溅镀薄膜的性质、均匀度都比蒸镀薄膜来的好,但是镀膜速度却比蒸镀慢比较多。新型的溅镀设备几乎都使用强力磁铁将电子成螺旋状运动以加速靶材周围的氩气离子化,造成靶与氩气离子间的撞击机率增加,提高溅镀速率。为了使化学反应能在较低的温度下进行,利用了等离子体的活性来促进反应。上海功率器件真空镀膜技术
磁控溅射方向性要优于电子束蒸发,但薄膜质量,表面粗糙度等方面不如电子束蒸发。但磁控溅射可用于多种材料,适用性普遍,电子束蒸发则只能用于金属材料蒸镀,且高熔点金属,如W,Mo等的蒸镀较为困难。所以磁控溅射常用于新型氧化物,陶瓷材料的镀膜,电子束则用于对薄膜质量较高的金属材料。LPCVD工艺在衬底表面淀积一层均匀的介质薄膜,在微纳加工当中用于结构层材料、xi牲层、绝缘层、掩模材料,LPCVD工艺淀积的材料有多晶硅、氮化硅、磷硅玻璃。不同的材料淀积采用不同的气体。广东等离子体增强气相沉积真空镀膜加工厂电子束蒸发法是真空蒸发镀膜中常用的一种方法。
电子束蒸发的金属粒子只能考自身能量附着在衬底表面,台阶覆盖性比较差,如果需要追求台阶覆盖性和薄膜粘附力,建议使用磁控溅射。电子束蒸发是目前真空镀膜技术中一种成熟且主要的镀膜方法,它解决了电阻加热方式中钨舟材料与蒸镀源材料直接接触容易互混的问题。同时在同一蒸发沉积装置中可以安置多个坩埚,实现同时或分别蒸发,沉积多种不同的物质。通过电子束蒸发,任何材料都可以被蒸发,不同材料需要采用不同类型的坩埚以获得所要达到的蒸发速率。电子束蒸发可以蒸发高熔点材料,比一般电阻加热蒸发热效率高、 束流密度大、蒸发速度快,制成的薄膜纯度高、质量好,通过晶振控制,厚度可以较准确地控制,可以普遍应用于制备高纯薄膜和各种光学材料薄膜。
磁控溅射一般金属镀膜大都采用直流溅镀,而不导电的陶磁材料则使用RF交流溅镀,基本的原理是在真空中利用辉光放电(glowdischarge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面,电浆中的阳离子会加速冲向作为被溅镀材的负电极表面,这个冲击将使靶材的物质飞出而沉积在基板上形成薄膜。PECVD( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)等离子增强化学气相沉积,等离子体是物质分子热运动加剧,相互间的碰撞会导致气体分子产生电离,物质就会变成自由运动并由相互作用的正离子、电子和中性粒子组成的混合物。化学气相沉积技术是把含有构成薄膜元素的单质气体或化合物供给基体。
PECVD主要由工艺管及电阻加热炉、净化推舟系统、气路系统、电气控制系统、计算机控制系统、真空系统6大部分组成。PECVD的主要性能指标,PECVD设备的主要特点,该设备成膜种类为氮化硅,这种PECVD成膜均匀性好、稳定性高。每片硅片间不均匀性误差在5%之内,同一批硅片间的误差在6%之内,不同批次硅片间误差在7%之内。温度要求比较低,成膜温度为150℃~500℃,恒温区温度均匀,误差范围在2℃之内,并且在整个成膜过程中随时间变化小,误差范围为2℃/24h之内。升温时间较短,工作压力范围广,恢复真空时间短,设备封闭性强并且具有温度控制和计算机自动监控等安全措施功能。除此之外,PECVD与一般CVD相比有更多的优点。薄膜中存在的各种缺陷是产生本征应力的主要原因,这些缺陷一般都是非平衡缺陷,有自行消失的倾向。上海反射溅射真空镀膜加工厂
降低PVD制备薄膜的应力,可以提高衬底温度。上海功率器件真空镀膜技术
在等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺中,由等离子体辅助化学反应过程。在等离子体辅助下,200 到500°C的工艺温度足以实现成品膜层的制备,因此该技术降低了基材的温度负荷。等离子可在接近基片的周围被激发(近程等离子法)。而对于半导体硅片等敏感型基材,辐射和离子轰击可能损坏基材。另一方面,在远程等离子法中,等离子体与基材间设有空间隔断。隔断不仅能够保护基材,也允许激发混合工艺气体的特定成分。然而,为保证化学反应在被活动的粒子真正抵达基材表面时才开始进行,需精心设计工艺过程。上海功率器件真空镀膜技术
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