交流磁控濺射和直流濺射的區(qū)別:交流磁控濺射和直流濺射相比交流磁控濺射采用交流電源代替直流電源,解決了靶面的異常放電現(xiàn)象。交流濺射時,靶對真空室壁不是恒定的負電壓,而是周期一定的交流脈沖電壓。設(shè)脈沖電壓的周期為T,在負脈沖T—△T時間間隔內(nèi),靶面處于放電狀態(tài),這一階段和直流磁控濺射相似;靶面上的絕緣層不斷積累正電荷,絕緣層上的場強逐步增大;當場強增大至一定限度后靶電位驟降為零甚至反向,即靶電位處于正脈沖△T階段。在△T時間內(nèi),放電等離子體中的負電荷─電子向靶面遷移并中和了絕緣層表面所帶的正電荷,使絕緣層內(nèi)場強恢復為零,從而消除了靶面異常放電的可能性。能夠控制鍍層的厚度,同時可通過改變參數(shù)條件控制組成薄膜的顆粒大小。廣東單靶磁控濺射儀器
反應磁控濺射普遍應用于化合物薄膜的大批量生產(chǎn),這是因為:(1)反應磁控濺射所用的靶材料(單元素靶或多元素靶)和反應氣體(氧、氮、碳氫化合物等)純度很高,因而有利于制備高純度的化合物薄膜。(2)通過調(diào)節(jié)反應磁控濺射中的工藝參數(shù),可以制備化學配比或非化學配比的化合物薄膜,通過調(diào)節(jié)薄膜的組成來調(diào)控薄膜特性。(3)反應磁控濺射沉積過程中基板升溫較小,而且制膜過程中通常也不要求對基板進行高溫加熱,因此對基板材料的限制較少。(4)反應磁控濺射適于制備大面積均勻薄膜,并能實現(xiàn)單機年產(chǎn)上百萬平方米鍍膜的工業(yè)化生產(chǎn)。湖南單靶磁控濺射設(shè)備磁控濺射的工作原理是指電子在電場E的作用下,飛向基片過程中與氬原子發(fā)生碰撞,使其產(chǎn)生出Ar正離子。
平衡磁控濺射即傳統(tǒng)的磁控濺射,是在陰極靶材背后放置芯部與外環(huán)磁場強度相等或相近的永磁體或電磁線圈,在靶材表面形成與電場方向垂直的磁場。沉積室充入一定量的工作氣體,通常為Ar,在高壓作用下Ar原了電離成為Ar+離子和電子,產(chǎn)生輝光放電,Ar+離子經(jīng)電場加速轟擊靶材,濺射出靶材原子、離子和二次電子等。電子在相互垂直的電磁場的作用下,以擺線方式運動,被束縛在靶材表面,延長了其在等離子體中的運動軌跡,增加其參與氣體分子碰撞和電離的過程,電離出更多的離子,提高了氣體的離化率,在較低的氣體壓力下也可維持放電,因而磁控濺射既降低濺射過程中的氣體壓力,也同時提高了濺射的效率和沉積速率。
隨著工業(yè)的需求和表面技術(shù)的發(fā)展,新型磁控濺射如高速濺射、自濺射等成為磁控濺射領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢。高速濺射能夠得到大約幾個μm/min的高速率沉積,可以縮短濺射鍍膜的時間,提高工業(yè)生產(chǎn)的效率;有可能替代對環(huán)境有污染的電鍍工藝。當濺射率非常高,以至于在完全沒有惰性氣體的情況下也能維持放電,即是只用離化的被濺射材料的蒸汽來維持放電,這種磁控濺射被稱為自濺射。被濺射材料的離子化以及減少甚至取消惰性氣體,會明顯地影響薄膜形成的機制,加強沉積薄膜過程中合金化和化合物形成中的化學反應。由此可能制備出新的薄膜材料,發(fā)展新的濺射技術(shù),例如在深孔底部自濺射沉積薄膜。在熱陰極的前面增加一個電極,構(gòu)成四極濺射裝置,可使放電趨于穩(wěn)定。
射頻磁控濺射,又稱射頻磁控濺射,是一種制備薄膜的工藝,特別是在使用非導電材料時,薄膜是在放置在真空室中的基板上生長的。強大的磁鐵用于電離目標材料,并促使其以薄膜的形式沉淀在基板上。使用鉆頭的人射頻磁控濺射過程的第一步是將基片材料置于真空中真空室。然后空氣被移除,目標材料,即構(gòu)成薄膜的材料,以氣體的形式釋放到腔室中。這種材料的粒子通過使用強大的磁鐵被電離?,F(xiàn)在以等離子體的形式,帶負電荷的靶材料排列在基底上形成薄膜。薄膜的厚度范圍從幾個原子或分子到幾百個。磁鐵有助于加速薄膜的生長,因為對原子進行磁化有助于增加目標材料電離的百分比。電離原子更容易與薄膜工藝中涉及的其他粒子相互作用,因此更有可能在基底上沉積。這提高了薄膜工藝的效率,使它們能夠在較低的壓力下更快地生長。一般的濺射法可被用于制備金屬、半導體、絕緣體等多材料,且具有設(shè)備簡單、易于控制、附著力強等優(yōu)點。雙靶材磁控濺射平臺
磁控濺射的優(yōu)點:基板有低溫性。相對于二級濺射和熱蒸發(fā)來說,磁控濺射加熱少。廣東單靶磁控濺射儀器
在各種濺射鍍膜技術(shù)中,磁控濺射技術(shù)是較重要的技術(shù)之一,為了制備大面積均勻且批量一致好的薄膜,釆用優(yōu)化靶基距、改變基片運動方式、實行膜厚監(jiān)控等措施。多工位磁控濺射鍍膜儀器由于其速度比可調(diào)以及同時制作多個基片,效率大幅度提高,被越來越多的重視和使用。在實際鍍膜中,有時靶材料是不宜中間開孔的,而且對于磁控濺射系統(tǒng),所以在實際生產(chǎn)中通過改變靶形狀來改善膜厚均勻性的方法是行不通的。因此找到一種能改善膜厚均勻性并且可行的方法是非常有必要且具有重要意義的。廣東單靶磁控濺射儀器
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