磁控溅射技术可制备装饰薄膜、硬质薄膜、耐腐蚀摩擦薄膜、超导薄膜、磁性薄膜、光学薄膜,以及各种具有特殊功能的薄膜,是一种十分有效的薄膜沉积方法,在各个工业领域应用非常广。“溅射”是指具有一定能量的粒子(一般为Ar+离子)轰击固体(靶材)表面,使得固体(靶材)分子或原子离开固体,从表面射出,沉积到被镀工件上。磁控溅射是在靶材表面建立与电场正交磁场,电子受电场加速作用的同时受到磁场的束缚作用,运动轨迹成摆线,增加了电子和带电粒子以及气体分子相碰撞的几率,提高了气体的离化率,提高了沉积速率。电子束蒸发是蒸度高熔点薄膜和高纯薄膜的一种主要加热方法。珠海真空镀膜工艺流程
ALD是一种薄膜形成方法,其中将多种气相原料(前体)交替暴露于基板表面以形成膜。与CVD不同,不同类型的前驱物不会同时进入反应室,而是作为单独的步骤引入(脉冲)和排出(吹扫)。在每个脉冲中,前体分子在基材表面上以自控方式起作用,并且当表面上不存在可吸附位时,反应结束。因此,一个周期中的产品成膜量由前体分子和基板表面分子如何化学键合来定义。因此,通过控制循环次数,可以在具有任意结构和尺寸的基板上形成高精度且均匀的膜。珠海真空镀膜工艺流程真空镀膜所采用的方法主要有蒸发镀、溅射镀、离子镀、束流沉积镀以及分子束外延等。
真空镀膜:电子束蒸发可以蒸发高熔点材料,比起一般的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,厚度可以较准确地控制,可以普遍应用于制备高纯薄膜和导电玻璃等各种光学材料薄膜。电子束蒸发的特点是不会或很少覆盖在目标三维结构的两侧,通常只会沉积在目标表面。这是电子束蒸发和溅射的区别。常见于半导体科研工业领域。利用加速后的电子能量打击材料标靶,使材料标靶蒸发升腾。较终沉积到目标上。
真空镀膜:电阻加热蒸发法:电阻加热蒸发法就是采用钨、钼等高熔点金属,做成适当形状的蒸发源,其上装入待蒸发材料,让电流通过,对蒸发材料进行直接加热蒸发,或者把待蒸发材料放入坩锅中进行间接加热蒸发。利用电阻加热器加热蒸发的镀膜设备构造简单、造价便宜、使用可靠,可用于熔点不太高的材料的蒸发镀膜,尤其适用于对膜层质量要求不太高的大批量的生产中。目前在镀铝制品的生产中仍然大量使用着电阻加热蒸发的工艺。电阻加热方式的缺点是:加热所能达到的较高温度有限,加热器的寿命也较短。近年来,为了提高加热器的寿命,国内外已采用寿命较长的氮化硼合成的导电陶瓷材料作为加热器。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。
原子层沉积技术凭借其独特的表面化学生长原理、亚纳米膜厚的精确控制性以及适合复杂三维高深宽比表面沉积,自截止生长等特点,特别适合薄层薄膜材料的制备。例如:S.F. Bent等人利用十八烷基磷酸盐(ODPA)对Cu的选择性吸附,在预先吸附有ODPA分子的衬底表面进行ALD沉积Al2O3,有效避免了Al2O3在Cu表面沉积,从而得到被高k绝缘材料Al2O3所间隔的空间选择性暴露表面Cu的薄膜材料。此外,电镜照片表明该沉积方法的区域选择性得到了有效保证。真空溅镀可根据基材和靶材的特性直接溅射不用涂底漆。珠海真空镀膜工艺流程
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。珠海真空镀膜工艺流程
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。珠海真空镀膜工艺流程