磁控濺射的濺射技術:直流磁控濺射技術:為了解決陰極濺射的缺陷,人們在20世紀70年發出了直流磁控濺射技術,它有效地克服了陰極濺射速率低和電子使基片溫度升高的弱點,因而獲得了迅速發展和普遍應用。其原理是:在磁控濺射中,由于運動電子在磁場中受到洛侖茲力,它們的運動軌跡會發生彎曲甚至產生螺旋運動,其運動路徑變長,因而增加了與工作氣體分子碰撞的次數,使等離子體密度增大,從而磁控濺射速率得到很大的提高,而且可以在較低的濺射電壓和氣壓下工作,降低薄膜污染的傾向;另一方面也提高了入射到襯底表面的原子的能量,因而可以在很大程度上改善薄膜的質量。同時,經過多次碰撞而喪失能量的電子到達陽極時,已變成低能電子,從而不會使基片過熱。因此磁控濺射法具有“高速、“低溫”的優點。磁控濺射的原理:靶材背面加上強磁體,形成磁場。江蘇多功能磁控濺射處理
磁控濺射的基本原理是利用Ar一O2混合氣體中的等離子體在電場和交變磁場的作用下,被加速的高能粒子轟擊靶材表面,能量交換后,靶材表面的原子脫離原晶格而逸出,轉移到基體表面而成膜。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。磁控濺射設備一般根據所采用的電源的不同又可分為直流濺射和射頻濺射兩種。直流磁控濺射的特點是在陽極基片和陰極靶之間加一個直流電壓,陽離子在電場的作用下轟擊靶材,它的濺射速率一般都比較大。但是直流濺射一般只能用于金屬靶材,因為如果是絕緣體靶材,則由于陽粒子在靶表面積累,造成所謂的“靶中毒”,濺射率越來越低。智能磁控濺射特點不同的金屬、合金、氧化物能夠進行混合,同時濺射于基材上。
相較于蒸發鍍膜,真空磁控濺射鍍膜的膜更均勻,那么真空蒸發鍍膜所鍍出來的膜厚度在中心位置一般會薄一點。因此,由于我們無法控制真空蒸發鍍膜的膜層的厚度,而真空磁控濺射鍍膜的過程中可通過控制時間長短來控制鍍層厚度,所以蒸鍍真空鍍膜不適應企業大規模的生產。反之,濺射鍍膜在這方面就比較有優勢了。那么相對于蒸發鍍膜來說,真空磁控濺射鍍膜除了膜厚均勻與可控靈活的優勢之外,還有這些特點:磁控濺射鍍的膜層的純度高,因此致密性好;膜層物料靈活,薄膜可以由大多數材料構成,包括常見的合金、化合物之類的;濺射鍍膜的沉積速率較低,整體設備相對復雜一些;真空濺射薄膜與作用基底之間的粘合、附著力很好。
直流磁控濺射所用的電源是直流高壓電源,通常在300~1000V,特點是濺射速率快,造價低,后期維修保養廉價。可是只能濺射金屬靶材,假如靶材是絕緣體,隨著濺射的深化,靶材會聚集很多的電荷,導致濺射無法持續。因而關于金屬靶材通常用直流磁控濺射,因為造價廉價,結構簡略,目前在工業上使用普遍。脈沖磁控濺射是采用脈沖電源或者直流電源與脈沖生成裝置配合,輸出脈沖電流驅動磁控濺射沉積。一般使用矩形波電壓,既容易獲得又有利于研究濺射放電等離子體的變化過程。工作模式與中頻濺射。真空磁控濺射鍍膜特別適用于反應沉積鍍膜。
直流濺射的結構原理:真空室中裝有輝光放電的陰極,靶材就裝在此極表面上,接受離子轟擊;安裝鍍膜基片或工件的樣品臺以及真空室接地,作為陽極。操作時將真空室抽至高真空后,通入氬氣,并使其真空度維持在1.0Pa左右,再加上2-3kV的直流電壓于兩電極之上,即可產生輝光放電。此時,在靶材附近形成高密度的等離子體區,即負輝區該區中的離子在直流電壓的加速下轟擊靶材即發生濺射效應。由靶材表面濺射出來的原子沉積在基片或工件上,形成鍍層。磁控濺射是由二極濺射基礎上發展而來。直流磁控濺射工藝
濺射工藝可重復性好,可以在大面積基片上獲得厚度均勻的薄膜。江蘇多功能磁控濺射處理
磁控濺射的基本原理是利用Ar一O2混合氣體中的等離子體在電場和交變磁場的作用下,被加速的高能粒子轟擊靶材表面,能量交換后,靶材表面的原子脫離原晶格而逸出,轉移到基體表面而成膜。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。磁控濺射是70年代迅速發展起來的一種“高速低溫濺射技術”。磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個正交電磁場。當濺射產生的二次電子在陰極位降區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,實現了高速濺射。磁控濺射的技術特點是要在陰極靶面附件產生與電場方向垂直的磁場,一般采用永久磁鐵實現。江蘇多功能磁控濺射處理
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