磁控溅射一般金属镀膜大都采用直流溅镀,而不导电的陶磁材料则使用RF交流溅镀,基本的原理是在真空中利用辉光放电(glowdischarge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面,电浆中的阳离子会加速冲向作为被溅镀材的负电极表面,这个冲击将使靶材的物质飞出而沉积在基板上形成薄膜。PECVD( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)等离子增强化学气相沉积,等离子体是物质分子热运动加剧,相互间的碰撞会导致气体分子产生电离,物质就会变成自由运动并由相互作用的正离子、电子和中性粒子组成的混合物。PECVD当中沉积速率的快慢也会影响到薄膜的质量。浙江金属真空镀膜工艺
磁控溅射的工作原理是指电子在外加电场的作用下,在飞向衬底过程中与氩原子发生碰撞,使其电离产生出Ar正离子和新的电子;新电子飞向衬底,Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射。在溅射粒子中,中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜,而产生的二次电子会受到电场和磁场作用,被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,以近似摆线形式在靶表面做圆周运动,并且在该区域中电离出大量的Ar 来轰击靶材,从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加,二次电子的能量消耗殆尽,逐渐远离靶表面,并在电场的作用下较终沉积在衬底上。由于该电子的能量很低,传递给衬底的能量很小,致使衬底温升较低。湖南功率器件真空镀膜服务评价氧化硅薄膜的质量:腐蚀速率越慢,薄膜质量越致密,反之,腐蚀速率越快,薄膜质量越差。
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。磁控溅射主要利用辉光放电(glowdischarge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面,靶材的原子被弹出而堆积在基板表面形成薄膜。溅镀薄膜的性质、均匀度都比蒸镀薄膜来的好,但是镀膜速度却比蒸镀慢比较多。新型的溅镀设备几乎都使用强力磁铁将电子成螺旋状运动以加速靶材周围的氩气离子化,造成靶与氩气离子间的撞击机率增加,提高溅镀速率。
解决靶中毒主要有以下几种方法;1.使用射频电源进行溅射;2.采用闭环控制反应气体通入流量;3.使用孪生靶交替溅射;4.控制镀膜模式的变换:在镀膜前,采集靶中毒的迟滞效应曲线,使进气流量控制在产生靶中毒的前沿,确保工艺过程始终处于沉积速率陡降前的模式。常用的薄膜制备方式主要有两种,其中一种是物理的气相沉积(PVD),PVD的方法有磁控溅射镀膜、电子束蒸发镀膜、热阻蒸发等。另一种是化学气相沉积法(CVD),主要有常压CVD、LPCVD(低压气相沉积法)、PECVD(等离子体增强气相沉积法)等方法。LPCVD主要特征是因为在低压环境下,反应气体的平均自由程及扩散系数变大,膜厚均匀性好、台阶覆盖性好。
PECVD工艺中由于等离子体中高速运动的电子撞击到中性的反应气体分子,就会使中性反应气体分子变成碎片或处于活动的状态容易发生反应,以在衬底在300-350℃就可以得到良好的氧化硅或者氮化硅薄膜,可以在器件当中作为钝化绝缘层,来提高器件的可靠性。等离子体化学气相沉积法,利用了等离子体的活性来促进反应,使化学反应能在较低的温度下进行。优点是:反应温度降低,沉积速率较快,成膜质量好,不容易破裂。缺点是:设备投资大、对气管有特殊要求。化学气相沉积法主要有常压CVD、LPCVD、PECVD等方法。安徽功率器件真空镀膜实验室
薄膜应力的起源是薄膜生长过程中的某种结构不完整性、表面能态的存在、薄膜与基底界面间的晶格错配等。浙江金属真空镀膜工艺
真空镀膜的工艺流程:真空镀膜的工艺流程一般依次为:前处理及化学清洗(材料进行有机清洗和无机清洗)→衬底真空中烘烤加热→等离子体清洗→金属离子轰击→镀金属过渡层→镀膜(通入反应气体)。PECVD,等离子体化学气相沉积法是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离,使局部形成等离子体,而等离子体化学活性很强,两种或多种气体很容易发生反应,在衬底上沉积出所期待的薄膜。为了使化学反应能在较低的温度下进行,利用了等离子体的活性来促进反应,因此,这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积。浙江金属真空镀膜工艺
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