在溅射粒子中,中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜,而产生的二次电子会受到电场和磁场作用,被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,以近似摆线形式在靶表面做圆周运动,并且在该区域中电离出大量的Ar 来轰击靶材,从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加,二次电子的能量消耗殆尽,逐渐远离靶表面,并在电场的作用下较终沉积在衬底上。由于该电子的能量很低,传递给衬底的能量很小,致使衬底温升较低。磁控溅射的工作原理是指电子在外加电场的作用下,在飞向衬底过程中与氩原子发生碰撞,使其电离产生出Ar正离子和新的电子;新电子飞向衬底,Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射。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。吉林叉指电极真空镀膜技术
物理的气相沉积技术具有膜/基结合力好、薄膜均匀致密、薄膜厚度可控性好、应用的靶材普遍、溅射范围宽、可沉积厚膜、可制取成分稳定的合金膜和重复性好等优点。同时,物理的气相沉积技术由于其工艺处理温度可控制在500℃以下。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,借助气相作用或基体表面上的化学反应,在基体上制出金属或化合物薄膜的方法,主要包括常压化学气相沉积、低压化学气相沉积和兼有CVD和PVD两者特点的等离子化学气相沉积等。福建贵金属真空镀膜加工厂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。
反应溅射工艺进行过程中靶表面溅射区域内出现被反应生成物覆盖或反应生成物被剥离而重新暴露金属表面此消彼长的过程。如果化合物的生成速率大于化合物被剥离的速率,化合物覆盖面积增加。在一定功率的情况下,参与化合物生成的反应气体量增加,化合物生成率增加。如果反应气体量增加过度,化合物覆盖面积增加,如果不能及时调整反应气体流量,化合物覆盖面积增加的速率得不到防止,溅射沟道将进一步被化合物覆盖,当溅射靶被化合物全部覆盖的时候,靶完全中毒,不能继续溅射。影响靶中毒的因素主要是反应气体和溅射气体的比例,反应气体过量就会导致靶中毒。
PECVD,等离子体化学气相沉积法是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离,使局部形成等离子体,而等离子体化学活性很强,两种或多种气体很容易发生反应,在衬底上沉积出所期待的薄膜。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,因此,这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积。真空镀膜的工艺流程:真空镀膜的工艺流程一般依次为:前处理及化学清洗(材料进行有机清洗和无机清洗)→衬底真空中烘烤加热→等离子体清洗→金属离子轰击→镀金属过渡层→镀膜(通入反应气体)。PECVD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。
PECVD反应过程中,反应气体从进气口进入炉腔,逐渐扩散至衬底表面,在射频源激发的电场作用下,反应气体分解成电子、离子和活性基团等。分解物发生化学反应,生成形成膜的初始成分和副反应物,这些生成物以化学键的形式吸附到样品表面,生成固态膜的晶核,晶核逐渐生长成岛状物,岛状物继续生长成连续的薄膜。在薄膜生长过程中,各种副产物从膜的表面逐渐脱离,在真空泵的作用下从出口排出。化学气相沉积法(CVD)是一种利用化学反应的方式,将反应气体生成固态的产物,并沉积在基片表面的薄膜沉积技术。主要有常压CVD、LPCVD(低压气相沉积法)、PECVD(等离子体增强气相沉积法)等方法。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。福建贵金属真空镀膜加工厂
通过PVD制备的薄膜通常存在应力问题,不同材料与衬底间可能存在压应力或张应力。吉林叉指电极真空镀膜技术
薄膜应力的起源是薄膜生长过程中的某种结构不完整性(杂质、空位、晶粒边界、错位等)、表面能态的存在、薄膜与基底界面间的晶格错配等磁控溅射由于其内部电场的存在,还可在衬底端引入一个负偏压,使溅射速率和材料粒子的方向性增加。所以磁控溅射常用来沉积TSV结构的阻挡层和种子层,通过对相关参数的调整和引入负偏压,可以实现高深宽比的薄膜溅射,且深孔内壁薄膜连续和良好的均匀性。通过PVD制备的薄膜通常存在应力问题,不同材料与衬底间可能存在压应力或张应力,在多层膜结构中可能同时存在多种形式的应力。吉林叉指电极真空镀膜技术
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