磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下,在飞向基片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;新电子飞向基片,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,产生E(电场)×B(磁场)所指的方向漂移,简称E×B漂移,其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场,则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动,它们的运动路径不仅很长,而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,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。利用PECVD生长的氮化硅薄膜均匀性和重复性好,可大面积成膜。海口真空镀膜工艺流程
真空镀膜:随着沉积方法和技术的提升,物理的气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。物理的气相沉积技术早在20世纪初已有些应用,但30年迅速发展成为一门极具广阔应用前景的新技术,并向着环保型、清洁型趋势发展。在钟表行业,尤其是较好手表金属外观件的表面处理方面达到越来越为普遍的应用。物理的气相沉积技术基本原理可分三个工艺步骤:镀料的气化:即使镀料蒸发,升华或被溅射,也就是通过镀料的气化源。镀料原子、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后,产生多种反应。镀料原子、分子或离子在基体上沉积。海口真空镀膜工艺流程真空镀膜镀的薄膜致密性好。
ALD允许在原子层水平上精确控制膜厚度。而且,可以相对容易地形成不同材料的多层结构。由于其高反应活性和精度,它在精细和高效的半导体领域(如微电子和纳米技术)中非常有用。由于ALD通常在相对较低的温度下操作,因此在使用易碎的底物例如生物样品时是有用的,并且在使用易于热解的前体时也是有利的。由于它具有出色的投射能力,因此可以轻松地应用于结构复杂的粉末和形状。 众所周知,ALD工艺非常耗时。例如,氧化铝的膜形成为每个循环0.11nm,并且每小时的标准膜形成量为100至300nm。由于ALD通常用于制造微电子和纳米技术的基材,因此不需要厚膜形成。通常,当需要大约μm的膜厚度时,就膜形成时间而言,ALD工艺是困难的。作为物质限制,前体必须是挥发性的。另外,成膜靶必须能够承受前体分子的化学吸附所必需的热应力。
热氧化与化学气相沉积不同,她是通过氧气或水蒸气扩散到硅表面并进行化学反应形成氧化硅。热氧化形成氧化硅时,会消耗相当于氧化硅膜厚的45%的硅。热氧化氧化过程主要分两个步骤:步骤一:氧气或者水蒸气等吸附到氧化硅表面,步骤二:氧气或者水蒸气等扩散到硅表面,步骤三:氧气或者水蒸气等与硅反应生成氧化硅。热氧化是在一定的温度和气体条件下,使硅片表面氧化一定厚度的氧化硅的。主要有干法氧化和湿法氧化,干法氧化是在硅片表面通入氧气,硅片与氧化反应生成氧化硅,氧化速率比较慢,氧化膜厚容易控制。湿法氧化在炉管当中通入氧气和氢气,两者反应生长水蒸气,水蒸气与硅片表面反应生长氧化硅,湿法氧化,速率比较快,可以生长比较厚的薄膜。在真空中制备膜层,包括镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜。
真空镀膜的方法:溅射镀膜:在钢材、镍、铀、金刚石表面镀钛金属薄膜,提高了钢材、铀、金刚石等材料的耐腐蚀性能,使得使用领域更加普遍;而镁作为硬组织植入材料,在近年来投入临床使用,当在镁表面镀制一层钛金属薄膜,不仅加强了材料的耐蚀性,而且钛生物体相容性好,比重小、毒性低、更易为人体所接受;在云母、硅片、玻璃等材料上镀上钛金属薄膜,研究其对电磁波的反射、吸收、透射作用,对于高效太阳能吸收、电磁辐射、噪音屏蔽吸收和净化等领域具有重要意义。除此之外,磁控溅射作为一种非热式镀膜技术,主要应用在化学气相沉积(CVD)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长困难及不适用的钛薄膜沉积,可以获得大面积非常均匀的薄膜。包括欧姆接触Ti金属电极薄膜及可用于栅绝缘层或扩散势垒层的TiN、TiO2等介质薄膜沉积。在现代机械加工工业中,溅镀包括Ti金属、TiAl6V4合金、TiN、TiAlN、TiC、TiCN、TiAlOX、TiB2、等超硬材料,能有效的提高表面硬度、复合韧性、耐磨损性和抗高温化学稳定性能,从而大幅度地提高涂层产品的使用寿命,应用越来越普遍。电子束蒸发是真空镀膜技术的一种。海口真空镀膜工艺流程
真空镀膜被称为可以在任何基板上沉积任何材料的薄膜技术。海口真空镀膜工艺流程
离子辅助镀膜是在真空热蒸发基础上发展起来的一种辅助镀膜方法。当膜料蒸发时,淀积分子在基板表面不断受到来自离子源的荷能离子的轰击,通过动量转移,使淀积粒子获得较大动能,提高了淀积粒子的迁移率,从而使膜层聚集密度增加,使得薄膜生长发生了根本变化,使薄膜性能得到了改善。常用的离子源有克夫曼离子源、霍尔离子源。霍尔离子源是近年发展起来的一种低能离子源。这种源没有栅极,阴极在阳极上方发出热电子,在磁场作用下提高了电子碰撞工作气体的几率,从而提高了电离效率。正离子因阴极与阳极间的电位差而被引出。离子能量一般很低(50-150eV),但离子流密度较高,发散角大,维护容易。海口真空镀膜工艺流程