针对PVD制备薄膜应力的解决办法主要有:1.热退火处理,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,但需要外界给予活化能。对薄膜进行热处理,非平衡缺陷大量消失,薄膜内应力卓著降低;2.添加亚层控制多层薄膜应力,利用应变相消原理,在薄膜层之间再沉积一层薄膜,控制工艺使其呈现与结构薄膜相反的应力状态,缓解应力带来的破坏作用,整体上抵消内部应力;3.提高衬底温度,有利于薄膜和衬底间原子扩散,并加速反应过程,有利于形成扩散附着,降低内应力。在镀膜过程中,想要控制蒸发速率,必须精确控制蒸发源的温度,加热时应尽量避免产生过大的温度梯度。叉指电极真空镀膜服务
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。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。佛山电子束蒸发真空镀膜实验室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。
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。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。
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。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。
电子束蒸发蒸镀如钨(W)、钼(Mo)等高熔点材料,需要在坩埚的结构上做一定的改进。高熔点的材料采用锭或者颗粒状放在坩埚当中,因为水冷坩埚导热过快,材料难以达到其蒸发的温度。经过实验的验证,蒸发高熔点的材料可以用薄片来蒸镀,将1mm材料薄片架空于碳坩埚上沿,薄片只能通过坩埚边沿来导热,散热速率慢,有利于达到蒸发的熔点。采用此方法可满足蒸镀50nm以下的材料薄膜。在一定温度下,在真空当中,蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中所表现出的压力, 称为该物质的饱和蒸气压。此时蒸发物表面液相、气相处于动态平衡,即到达液相表面的分子全部粘接而不离开,并与从液相都气相的分子数相等。热氧化氧化过程主要分两个步骤:氧气或者水蒸气等吸附到氧化硅表面:氧气或者水蒸气等扩散到硅表面。贵州贵金属真空镀膜服务
电子束蒸发法是真空蒸发镀膜中常用的一种方法。叉指电极真空镀膜服务
真空镀膜技术一般分为两大类,即物理的气相沉积技术和化学气相沉积技术。物理的气相沉积技术是指在真空条件下,利用各种物理方法,将镀料气化成原子、分子或使其离化为离子,直接沉积到基体表面上的方法。制备硬质反应膜大多以物理的气相沉积方法制得,它利用某种物理过程,如物质的热蒸发,或受到离子轰击时物质表面原子的溅射等现象,实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移过程。电子束蒸发:将蒸发材料置于水冷坩埚中,利用电子束直接加热使蒸发材料汽化并在衬底上凝结形成薄膜,是蒸度高熔点薄膜和高纯薄膜的一种主要加热方法。叉指电极真空镀膜服务
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