江苏金属磁控溅射工艺
特殊溅射沉积技术:反应溅射参数与生成物性能的关系:在纯Ar状态下溅射沉积的时纯铝膜,当氮气被引入真空室后,靶面发生变化,随氮气的量不断上升,填充因子下降,膜内AlN含量上升,膜的介质性提高,方块电阻增加,当氮气达到某一值时,沉积膜就是纯的AlN。同时电流不变的条件下,电压下降,沉积速率降低。根据膜的导电性的高低可定性的将反应溅射过程分为两种模式--金属模式和化合物模式,介乎两者之间是过渡区。一般认为膜的方块电阻在1000之下是金属模式,大于几M为化合物模式。由于反应气体量的增加,靶面上会形成一层化合物,薄膜成分变化的同时沉积速率下降当气体量按原来增加量减少时,放电曲线及沉积速率都出现滞后现象。靶源分平衡式和非平衡式,平衡式靶源镀膜均匀,非平衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强。江苏金属磁控溅射工艺
磁控溅射的基本原理就是以磁场改变电子运动方向,束缚和延长运动路径,提高电子的电离概率和有效地利用了电子的能量。因此在形成高密度等离子体的异常辉光放电中,正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更加有效,同时受正交电磁场的束缚的电子只能在其能量将要耗尽时才能沉积在基片上,这就是磁控溅射具有低温高速两大特点的机理。磁控溅射的特点是成膜速率高,基片温度低,膜的粘附性好,可实现大面积镀膜。该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。广东高温磁控溅射方案真空室中装有辉光放电的阴极,靶材就装在此极表面上,接受离子轰击。
平衡磁控溅射即传统的磁控溅射,是在阴极靶材背后放置芯部与外环磁场强度相等或相近的永磁体或电磁线圈,在靶材表面形成与电场方向垂直的磁场。沉积室充入一定量的工作气体,通常为Ar,在高压作用下Ar原了电离成为Ar+离子和电子,产生辉光放电,Ar+离子经电场加速轰击靶材,溅射出靶材原子、离子和二次电子等。电子在相互垂直的电磁场的作用下,以摆线方式运动,被束缚在靶材表面,延长了其在等离子体中的运动轨迹,增加其参与气体分子碰撞和电离的过程,电离出更多的离子,提高了气体的离化率,在较低的气体压力下也可维持放电,因而磁控溅射既降低溅射过程中的气体压力,也同时提高了溅射的效率和沉积速率。
随着工业的需求和表面技术的发展,新型磁控溅射如高速溅射、自溅射等成为磁控溅射领域新的发展趋势。高速溅射能够得到大约几个μm/min的高速率沉积,可以缩短溅射镀膜的时间,提高工业生产的效率;有可能替代对环境有污染的电镀工艺。当溅射率非常高,以至于在完全没有惰性气体的情况下也能维持放电,即是只用离化的被溅射材料的蒸汽来维持放电,这种磁控溅射被称为自溅射。被溅射材料的离子化以及减少甚至取消惰性气体,会明显地影响薄膜形成的机制,加强沉积薄膜过程中合金化和化合物形成中的化学反应。由此可能制备出新的薄膜材料,发展新的溅射技术,例如在深孔底部自溅射沉积薄膜。PVD镀膜技术主要分为三类:真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。
磁控溅射靶材的制备方法:磁控溅射靶材的制备技术方法按生产工艺可分为熔融铸造法和粉末冶金法两大类,在靶材的制备过程中,除严格控制材料的纯度、致密度、晶粒度以及结晶取向之外,对热处理工艺条件、后续成型加工过程亦需要加以严格的控制,以保证靶材的质量。1、熔融铸造法:与粉末冶金法相比,熔融铸造法生产的靶材产品杂质含量低,致密度高。2、粉末冶金法:通常,熔融铸造法无法实现难熔金属溅射靶材的制备,对于熔点和密度相差较大的两种或两种以上的金属,采用普通的熔融铸造法,一般也难以获得成分均匀的合金靶材;对于无机非金属靶材、复合靶材,熔融铸造法更是无能为力,而粉末冶金法是解决制备上述靶材技术难题的较佳途径。同时,粉末冶金工艺还具有容易获得均匀细晶结构、节约原材料、生产效率高等优点。磁控溅射具有设备简单、易于控制、涂覆面积大、附着力强等优点。河南多层磁控溅射流程
磁铁有助于加速薄膜的生长,因为对原子进行磁化有助于增加目标材料电离的百分比。江苏金属磁控溅射工艺
真空磁控溅射技术:真空磁控溅射技术是指一种利用阴极表面配合的磁场形成电子陷阱,使在E×B的作用下电子紧贴阴极表面飘移。设置一个与靶面电场正交的磁场,溅射时产生的快电子在正交的电磁场中作近似摆线运动,增加了电子行程,提高了气体的离化率,同时高能量粒子与气体碰撞后失去能量,基体温度较低,在不耐温材料上可以完成镀膜。这种技术是玻璃膜技术中的较较好技术,是由航天工业、兵器工业、和核工业三个方面相结合的较好技术的民用化,民用主要是通过这种技术达到节能、环保等作用。江苏金属磁控溅射工艺
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