广州双靶磁控溅射镀膜 广东省科学院半导体研究所供应

磁控溅射概述：溅射是一种基于等离子体的沉积过程，广州双靶磁控溅射镀膜，其中高能离子向目标加速。离子撞击目标，原子从表面喷射。这些原子向基板移动并结合到正在生长的薄膜中。磁控溅射是一种涉及气态等离子体的沉积技术，该等离子体产生并限制在包含要沉积的材料的空间内。靶材表面被等离子体中的高能离子侵蚀，释放出的原子穿过真空环境并沉积到基板上形成薄膜。在典型的溅射沉积工艺中，腔室首先被抽真空至高真空，以较小化所有背景气体和潜在污染物的分压。达到基本压力后，广州双靶磁控溅射镀膜，广州双靶磁控溅射镀膜，包含等离子体的溅射气体流入腔室，并使用压力控制系统调节总压力-通常在毫托范围内。磁控溅射的技术特点是要在阴极靶面附件产生与电场方向垂直的磁场，一般采用永久磁铁实现。广州双靶磁控溅射镀膜

特殊溅射沉积技术：以上面几种做基础，为达到某些特殊目的而产生的溅射技术。1、反应溅射：可分为两类，第一种情况是靶为纯金属、合金或混合物，通入的气体是反应气体，或Ar加上一部分反应气体；第二种情况是靶为化合物，在纯氩气气氛中溅射产生分解，使膜内缺少一种或多种靶成分，在溅射时需要补充反应气体以补偿损失的成分。常用的反应气体有氧、氮、氧+氮、乙炔、甲烷等。1）反应过程，反应发生在表面--靶或基体上，活性气体也可以形成活性基团，溅射原子与活性基团碰撞也会形成化合物沉积在基体上。当通入的反应气体压强很低，或靶的溅射产额很高时化合物的合成发生在基体上，而且化合物的成分取决于溅射粒子和反应气体到达基体的相对速度，这种条件下，靶面的化学反应消失或者是化合物分解的速度远大于合成的速度；当气体压强继续升高，或溅射产额降低时化合反应达到某个域值，此后在靶上的化学合成速度大于逸出速度，认为化合物在靶面进行。广州磁控溅射联系商家磁控溅射属于辉光放电范畴，利用阴极溅射原理进行镀膜。

磁控溅射的工艺研究：1、气体环境：真空系统和工艺气体系统共同控制着气体环境。首先，真空泵将室体抽到一个高真空。然后，由工艺气体系统充入工艺气体，将气体压强降低到大约2X10-3torr。为了确保得到适当质量的同一膜层，工艺气体必须使用纯度为99.995%的高纯气体。在反应溅射中，在反应气体中混合少量的惰性气体可以提高溅射速率。2、气体压强：将气体压强降低到某一点可以提高离子的平均自由程、进而使更多的离子具有足够的能量去撞击阴极以便将粒子轰击出来，也就是提高溅射速率。超过该点之后，由于参与碰撞的分子过少则会导致离化量减少，使得溅射速率发生下降。如果气压过低，等离子体就会熄灭同时溅射停止。提高气体压强可提高离化率，但是也就降低了溅射原子的平均自由程，这也可以降低溅射速率。能够得到较大沉积速率的气体压强范围非常狭窄。如果进行的是反应溅射，由于它会不断消耗，所以为了维持均匀的沉积速率，必须按照适当的速度补充新的反应镀渡。

反应磁控溅射：以金属、合金、低价金属化合物或半导体材料作为靶阴极，在溅射过程中或在基片表面沉积成膜过程中与气体粒子反应生成化合物薄膜，这就是反应磁控溅射。反应磁控溅射普遍应用于化合物薄膜的大批量生产，这是因为：(1)反应磁控溅射所用的靶材料和反应气体纯度很高，因而有利于制备高纯度的化合物薄膜。(2)通过调节反应磁控溅射中的工艺参数,可以制备化学配比或非化学配比的化合物薄膜，通过调节薄膜的组成来调控薄膜特性。(3)反应磁控溅射沉积过程中基板升温较小，而且制膜过程中通常也不要求对基板进行高温加热，因此对基板材料的限制较少。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、附着力强等优点。

磁控溅射的溅射技术：直流溅射法：直流溅射法要求靶材能够将从离子轰击过程中得到的正电荷传递给与其紧密接触的阴极，从而该方法只能溅射导体材料。因为轰击绝缘靶材时，表面的离子电荷无法中和，这将导致靶面电位升高，外加电压几乎都加在靶上，两极间的离子加速与电离的机会将变小，甚至不能电离，导致不能连续放电甚至放电停止，溅射停止。故对于绝缘靶材或导电性很差的非金属靶材，须用射频溅射法。溅射过程中涉及到复杂的散射过程和多种能量传递过程：入射粒子与靶材原子发生弹性碰撞，入射粒子的一部分动能会传给靶材原子；某些靶材原子的动能超过由其周围存在的其它原子所形成的势垒，从而从晶格点阵中被碰撞出来，产生离位原子；这些离位原子进一步和附近的原子依次反复碰撞，产生碰撞级联；当这种碰撞级联到达靶材表面时，如果靠近靶材表面的原子的动能大于表面结合能，这些原子就会从靶材表面脱离从而进入真空。使用钻头的人射频磁控溅射过程的第一步是将基片材料置于真空中真空室。广州双靶磁控溅射原理

脉冲磁控溅射是采用矩形波电压的脉冲电源代替传统直流电源进行磁控溅射沉积。广州双靶磁控溅射镀膜

磁控溅射的优点：（1）基板有低温性。相对于二级溅射和热蒸发来说，磁控溅射加热少。（2）有很高的沉积率。可溅射钨、铝薄膜和反应溅射TiO2、ZrO2薄膜。（3）环保工艺。磁控溅射镀膜法生产效率高，没有环境污染。（4）涂层很好的牢固性，溅射薄膜与基板，机械强度得到了改善，更好的附着力。（5）操作容易控制。镀膜过程，只要保持压强、电功率溅射条件稳定，就能获得比较稳定的沉积速率。（6）成膜均匀。溅射的薄膜密度普遍提高。（7）溅射的金属膜通常能获得良好的光学性能、电学性能及某些特殊性能。（8）溅射可连续工作，镀膜过程容易自动控制，工业上流水线作业。广州双靶磁控溅射镀膜

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