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磁控溅射镀膜的特点

文章作者:广东澳门新甫京娱乐娱城平台科技
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发布时间:2023-11-30
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  磁控溅射镀膜与其他镀膜技术相比,其显著特征为:工作参数有大的动态调节范围镀膜沉积速度和厚度(镀膜区域的状态) 容易控制,对磁控靶的几何形状没有设计上的限制,以保证镀膜的均匀性;膜层没有液滴颗粒问题;几乎所有金属、合金和陶瓷材料都可以制成靶材料;通过直流或射频磁控溅射,可以生成纯金属或配比精确恒定的合金镀膜,以及气体参与的金属反应膜,满足薄膜多样和高精度的要求。磁控溅射镀膜的典型工艺参数为:工作压强为0.1Pa;靶电压300~700V;靶功率密度1~36W/cm²。磁控溅射的具体特点有:

大图.jpg

(1)沉积速率高。由于采用磁控电极,可以获得非常大的靶轰击离子电流,因此,靶表面的溅射刻蚀速率和基片面上的膜沉积速率都很高。

(2)功率效率高。低能电子与气体原子的碰撞概率高,因此气体离化率大大增加。相应地,放电气体(或等离子体) 的阻抗大幅度降低。因此,直流磁控溅射与直流二极溅射相比,即使工作压力由 1~10Pa 降低到 10-210-1Pa 溅射电压也同时由几千伏降低到几百伏,溅射效率和沉积速率反而成数量级增加。

(3)低能溅射。由于靶上施加的阴极电压低,等离子体被磁场束缚在阴极附近的空间中,从而抑制了高能带电粒子向基片一侧人射。因此,由带电粒子轰击引起的,对半导体器件等基体造成的损伤程度比其他溅射方式低。

(4)基片温度低。磁控溅射的溅射率高,是因为在阴极靶的磁场作用区域以内,即靶放电跑道上的局部小范围内的电子浓度高,而在磁作用区域以外特别是远离磁场的基片表面附近,电子浓度就因发散而低得多,甚至可能比二极溅射还要低 (因为二者的工作气体压力相差一个数量级)。因此,在磁控溅射条件下,轰击基片表面的电子浓度要远低于普通二级溅射中的电子浓度,而由于入射基片的电子数量的减少,从而避免了基片温度的过度升高。此外,在磁控溅射方式中,磁控溅射装置的阳极可以设在阴极附近四周,基片架也可以不接地,处于悬浮电位,这样电子可不经过接地的基片架,而通过阳极流走,从而使得轰击被镀基片的高能电子减少,减少了由电子人射造成的基片热量增加,大大地减弱次电子轰击基片导致的发热。

(5)靶的不均匀刻蚀。在传统的磁控溅射靶中,采用的是不均匀磁场,因此会使等离子体产生局部收聚效应,会使靶上局部位置的溅射刻蚀速率极大,其结果是靶上会产生显著的不均匀刻蚀。靶材的利用率一般为 30%左右。为提高靶材的利用率,可以采取各种改进措施,如改善靶磁场的形状及分布,使磁铁在靶阴极内部移动等等。

(6)磁性材料靶溅射困难。如果溅射靶是由高磁导率的材料制成,磁力线会直接通过靶的内部发生磁短路现象,从而使磁控放电难于进行。为了产生空间磁场,人们进行了各种研究,例如,使靶材内部的磁场达到饱和,在靶上留许多缝隙促使其产生更多的漏磁使靶的温度升高,或使靶材的磁导率降低等。


本文由磁控溅射镀膜设备厂家广东澳门新甫京娱乐娱城平台科技发布。

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