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,通過調節(jié)薄膜的組成來調控薄膜特性。(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)。磁控濺射是在低氣壓下進行高速濺射,為此需要提高氣體的離化率。海南直流磁控濺射工藝
真空磁控濺射鍍膜工藝具備以下特點:1、基片溫度低。可利用陽極導走放電時產(chǎn)生的電子,而不必借助基材支架接地來完成,可以有效減少電子轟擊基材,因而基材的溫度較低,非常適合一些不太耐高溫的塑料基材鍍膜。2、磁控濺射靶表面不均勻刻蝕。磁控濺射靶表面刻蝕不均是由靶磁場不均所導致,靶的局部位置刻蝕速率較大,使靶材有效利用率較低(只20%-30%的利用率)。因此,想要提高靶材利用率,需要通過一定手段將磁場分布改變,或者利用磁鐵在陰極中移動,也可提高靶材利用率。海南直流磁控濺射工藝磁控濺射就是在外加電場的兩極之間引入一個磁場。
磁控濺射的基本原理就是以磁場改變電子運動方向,束縛和延長運動路徑,提高電子的電離概率和有效地利用了電子的能量。因此在形成高密度等離子體的異常輝光放電中,正離子對靶材轟擊所引起的靶材濺射更加有效,同時受正交電磁場的束縛的電子只能在其能量將要耗盡時才能沉積在基片上,這就是磁控濺射具有低溫高速兩大特點的機理。磁控濺射的特點是成膜速率高,基片溫度低,膜的粘附性好,可實現(xiàn)大面積鍍膜。該技術可以分為直流磁控濺射法和射頻磁控濺射法。
影響磁控濺射鍍膜結果的因素:1、濺射功率的影響,在基體和涂層材料確定的情況下,工藝參數(shù)的選擇對于涂層生長速率和涂層質量都有很大的影響.其中濺射功率的設定對這兩方面都有極大的影響.2、氣壓的影響,磁控濺射是在低氣壓下進行高速濺射,為此需要提高氣體的離化率,使氣體形成等離子體.在保證濺射功率固定的情況下,分析氣壓對于磁控濺射的影響。磁控濺射鍍膜的產(chǎn)品優(yōu)點:1、幾乎所有材料都可以通過磁控濺射沉積,而不論其熔化溫度如何;2、可以根據(jù)基材和涂層的要求縮放光源并將其放置在腔室中的任何位置;3、可以沉積合金和化合物的薄膜,同時保持與原始材料相似的組成。磁控濺射在靶材表面建立與電場正交磁場,解決了二極濺射沉積速率低,等離子體離化率低等問題。
磁控濺射是物理中氣相沉積的一種。一般的濺射法可被用于制備金屬、半導體、絕緣體等多材料,且具有設備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強等優(yōu)點。上世紀70年代發(fā)展起來的磁控濺射法更是實現(xiàn)了高速、低溫、低損傷。因為是在低氣壓下進行高速濺射,必須有效地提高氣體的離化率。磁控濺射通過在靶陰極表面引入磁場,利用磁場對帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺射率。磁控濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。入射粒子在靶中經(jīng)歷復雜的散射過程,和靶原子碰撞,把部分動量傳給靶原子,此靶原子又和其他靶原子碰撞,形成級聯(lián)過程。在這種級聯(lián)過程中某些表面附近的靶原子獲得向外運動的足夠動量,離開靶被濺射出來。磁控濺射靶的非平衡磁場不只有通過改變內外磁體的大小和強度的永磁體獲得,也有由兩組電磁線圈產(chǎn)生。云南單靶磁控濺射原理
磁控濺射的優(yōu)點:基板低溫性。海南直流磁控濺射工藝
磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個正交電磁場。當濺射產(chǎn)生的二次電子在陰極位降區(qū)內被加速為高能電子后,并不直接飛向陽極,而是在正交電磁場作用下作來回振蕩的近似擺線的運動。高能電子不斷與氣體分子發(fā)生碰撞并向后者轉移能量,使之電離而本身變成低能電子。這些低能電子較終沿磁力線漂移到陰極附近的陽極而被吸收,避免高能電子對極板的強烈轟擊,消除了二極濺射中極板被轟擊加熱和被電子輻照引起的損傷,體現(xiàn)出磁控濺射中極板“低溫”的特點。由于外加磁場的存在,電子的復雜運動增加了電離率,實現(xiàn)了高速濺射。磁控濺射的技術特點是要在陰極靶面附件產(chǎn)生與電場方向垂直的磁場,一般采用永久磁鐵實現(xiàn)。海南直流磁控濺射工藝
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