真空镀膜:真空蒸发镀膜法:真空蒸发法的原理是:在真空条件下,用蒸发源加热蒸发材料,使之蒸发或升华进入气相,气相粒子流直接射向基片上沉积或结晶形成固态薄膜;由于环境是真空,因此,无论是金属还是非金属,在这种情况下蒸发要比常压下容易得多。真空蒸发镀膜是发展较早的镀膜技术,其特点是:设备相对简单,沉积速率快,膜层纯度高,制膜材料及被镀件材料范围很广,镀膜过程可以实现连续化,应用相当普遍。按蒸发源的不同,主要分为:电阻加热蒸发、电子束蒸发、电弧蒸发和激光蒸发等。真空镀膜镀的薄膜与基体结合强度好,薄膜牢固。宜宾PVD真空镀膜
电子束蒸发蒸镀如钨(W)、钼(Mo)等高熔点材料,跟常规金属蒸镀,蒸镀方式需有所盖上。根据之前的镀膜经验,需要在坩埚的结构上做一定的改进。高熔点的材料采用锭或者颗粒状放在坩埚当中,因为水冷坩埚导热过快,材料难以达到其蒸发的温度。经过实验的验证,蒸发高熔点的材料可以采用材料薄片来蒸镀,如将1mm材料薄片架空于碳坩埚上沿,材料只能通过坩埚边沿来导热,减缓散热速率,有利于达到蒸发的熔点。采用此方法可满足蒸镀50nm以下的材料薄膜。信阳真空镀膜工艺真空镀膜技术有真空蒸发镀膜。
磁控溅射还可用于不同金属合金的共溅射,同时使用多个靶电源和不同靶材,例如TiW合金,通过单独调整Ti、W的溅射速率,同时开始溅射2种材料,则在衬底上可以形成Ti/W合计,对不同材料的速率进行调节,即能满足不同组分的要求.磁控溅射由于其内部电场的存在,还可在衬底端引入一个负偏压,使溅射速率和材料粒子的方向性增加。所以磁控溅射常用来沉积TSV结构的阻挡层和种子层,通过对相关参数的调整和引入负偏压,可以实现高深宽比的薄膜溅射,且深孔内壁薄膜连续和良好的均匀性
离子辅助镀膜是在真空热蒸发基础上发展起来的一种辅助镀膜方法。当膜料蒸发时,淀积分子在基板表面不断受到来自离子源的荷能离子的轰击,通过动量转移,使淀积粒子获得较大动能,提高了淀积粒子的迁移率,从而使膜层聚集密度增加,使得薄膜生长发生了根本变化,使薄膜性能得到了改善。常用的离子源有克夫曼离子源、霍尔离子源。霍尔离子源是近年发展起来的一种低能离子源。这种源没有栅极,阴极在阳极上方发出热电子,在磁场作用下提高了电子碰撞工作气体的几率,从而提高了电离效率。正离子因阴极与阳极间的电位差而被引出。离子能量一般很低(50-150eV),但离子流密度较高,发散角大,维护容易。各种真空镀膜技术都需要有一个蒸发源或靶子。
真空镀膜的方法:分子束外延:分子束外延(MBE)是一中很特殊的真空镀膜工艺,是在10-8Pa的超高真空条件下,将薄膜的诸组分元素的分子束流,在严格的监控之下,直接喷射到衬底表面。MBE的突出优点在于能生长极薄的单晶膜层,并且能精确地控制膜厚和组分与掺杂适于制作微波,光电和多层结构器件,从而为制作集成光学和超大规模集成电路提供了有力手段。利用反应分子束外延法制备TiO2薄膜时,不需要考虑中间的化学反应,又不受质量传输的影响,并且利用开闭挡板(快门)来实现对生长和中断的瞬时控制,因此膜的组分和掺杂浓度可随着源的变化而迅速调整。MBE的衬底温度Z低,因此有减少自掺杂的优点。各种真空镀膜技术都需要一个特定的真空环境。信阳真空镀膜工艺
真空镀膜的操作规程:酸洗夹具应在通风装置内进行,并要戴橡皮手套。宜宾PVD真空镀膜
真空镀膜的物理过程:PVD(物理的气相沉积技术)的基本原理可分为三个工艺步骤:(1)金属颗粒的气化:即镀料的蒸发、升华或被溅射从而形成气化源(2)镀料粒子((原子、分子或离子)的迁移:由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞,产生多种反应。(3)镀料粒子在基片表面的沉积。热蒸发主要是三个过程:1.蒸发材料从固态转化为气态的过程。2.气化原子或分子在蒸发源与基底之间的运输 3.蒸发原子或分子在衬底表面上淀积过程,即是蒸汽凝聚、成核、核生长、形成连续薄膜的过程。宜宾PVD真空镀膜