磁控濺射的基本原理是利用Ar一O2混合氣體中的等離子體在電場和交變磁場的作用下,被加速的高能粒子轟擊靶材表面,,能量交換后,,靶材表面的原子脫離原晶格而逸出,轉(zhuǎn)移到基體表面而成膜,。磁控濺射的特點(diǎn)是成膜速率高,,基片溫度低,膜的粘附性好,,可實現(xiàn)大面積鍍膜,。該技術(shù)可以分為直流磁控濺射法和射頻磁控濺射法。磁控濺射設(shè)備一般根據(jù)所采用的電源的不同又可分為直流濺射和射頻濺射兩種,。直流磁控濺射的特點(diǎn)是在陽極基片和陰極靶之間加一個直流電壓,,陽離子在電場的作用下轟擊靶材,它的濺射速率一般都比較大,。磁控濺射方法可用于制備多種材料,,如金屬、半導(dǎo)體,、絕緣子等,。智能磁控濺射用處
磁控濺射是物理的氣相沉積的一種,也是物理的氣相沉積中技術(shù)較為成熟的,。磁控濺射的工作原理是電子在電場的作用下,,在飛向基材過程中與氬原子發(fā)生碰撞,電離出氬正離子和新的電子,;新電子飛向基材,,氬正離子在電場作用下加速飛向陰極靶,并以高能量轟擊靶表面,,使靶材發(fā)生濺射,;在濺射粒子中,,中性的靶原子或分子沉積在基材上形成薄膜,。磁控濺射技術(shù)制備的薄膜具有硬度高、強(qiáng)度大,、耐磨性好,、摩擦系數(shù)低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),。磁控濺射鍍膜工藝過程簡單,,對環(huán)境無污染,耗材少,,成膜均勻致密,,與基材的結(jié)合力強(qiáng),。這種技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、電子,、光學(xué),、機(jī)械、建筑,、輕工,、冶金、材料等領(lǐng)域,,是太陽選擇性吸收涂層更理想的制備方法,。深圳磁控濺射技術(shù)磁控濺射適用于制備大面積均勻薄膜,并能實現(xiàn)單機(jī)年產(chǎn)上百萬平方米鍍膜的工業(yè)化生產(chǎn),。
磁控濺射技術(shù)原理如下:濺射鍍膜的原理是稀薄氣體在異常輝光放電產(chǎn)生的等離子體在電場的作用下,,對陰極靶材表面進(jìn)行轟擊,把靶材表面的分子,、原子,、離子及電子等濺射出來,被濺射出來的粒子帶有一定的動能,,沿一定的方向射向基體表面,,在基體表面形成鍍層。濺射鍍膜較初出現(xiàn)的是簡單的直流二極濺射,,它的優(yōu)點(diǎn)是裝置簡單,,但是直流二極濺射沉積速率低;為了保持自持放電,,不能在低氣壓下進(jìn)行,;在直流二極濺射裝置中增加一個熱陰極和陽極,就構(gòu)成直流三極濺射,。增加的熱陰極和陽極產(chǎn)生的熱電子增強(qiáng)了濺射氣體原子的電離,,這樣使濺射即使在低氣壓下也能進(jìn)行;另外,,還可降低濺射電壓,,使濺射在低氣壓,低電壓狀態(tài)下進(jìn)行,;同時放電電流也增大,,并可單獨(dú)控制,不受電壓影響,。在熱陰極的前面增加一個電極,,構(gòu)成四極濺射裝置,可使放電趨于穩(wěn)定,。但是這些裝置難以獲得濃度較高的等離子體區(qū),,沉積速度較低,,因而未獲得普遍的工業(yè)應(yīng)用。
磁控濺射靶材的原理如下:在被濺射的靶極與陽極之間加一個正交磁場和電場,,在高真空室中充入所需要的惰性氣體,,永久磁鐵在靶材料表面形成250~350高斯的磁場,同高壓電場組成正交電磁場,。在電場的作用下,,Ar氣電離成正離子和電子,靶上加有一定的負(fù)高壓,,從靶極發(fā)出的電子受磁場的作用與工作氣體的電離幾率增大,,在陰極附近形成高密度的等離子體,Ar離子在洛侖茲力的作用下加速飛向靶面,,以很高的速度轟擊靶面,,使靶上被濺射出來的原子遵循動量轉(zhuǎn)換原理以較高的動能脫離靶面飛向基片淀積成膜。磁控濺射一般分為二種:直流濺射和射頻濺射,,其中直流濺射設(shè)備原理簡單,,在濺射金屬時,其速率也快,。而射頻濺射的使用范圍更為普遍,,除可濺射導(dǎo)電材料外,也可濺射非導(dǎo)電的材料,,同時還可進(jìn)行反應(yīng)濺射制備氧化物,、氮化物和碳化物等化合物材料。若射頻的頻率提高后就成為微波等離子體濺射,,如今,,常用的有電子回旋共振型微波等離子體濺射。高能電子不斷與氣體分子發(fā)生碰撞并向后者轉(zhuǎn)移能量,,使之電離而本身變成低能電子,。
磁控濺射是以磁場束縛和延長電子的運(yùn)動路徑,改變電子的運(yùn)動方向,,提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量,。電子的歸宿不只是基片,真空室內(nèi)壁及靶源陽極也是電子歸宿,。但一般基片與真空室及陽極在同一電勢,。磁場與電場的交互作用使單個電子軌跡呈三維螺旋狀,,而不是只在靶面圓周運(yùn)動,。至于靶面圓周型的濺射輪廓,那是靶源磁場磁力線呈圓周形狀分布,。磁力線分布方向不同會對成膜有很大關(guān)系,。在EXBshift機(jī)理下工作的除磁控濺射外,,還有多弧鍍靶源,離子源,,等離子源等都在此原理下工作,。所不同的是電場方向,電壓電流大小等因素,。能夠控制鍍層的厚度,,同時可通過改變參數(shù)條件控制組成薄膜的顆粒大小。福建脈沖磁控濺射處理
對于大部分材料,,只要能制成靶材,,就可以實現(xiàn)濺射。智能磁控濺射用處
磁控濺射又稱為高速低溫濺射,,在磁場約束及增強(qiáng)下的等離子體中的工作氣體離子,,在靶陰極電場的加速下,轟擊陰極材料,,使材料表面的原子或分子飛離靶面,,穿越等離子體區(qū)以后在基片表面淀積、遷移較終形成薄膜,。與二極濺射相比較,,磁控濺射的沉積速率高,基片升溫低,,膜層質(zhì)量好,,可重復(fù)性好,便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),。它的發(fā)展引起了薄膜制備工藝的巨大變革,。磁控濺射源在結(jié)構(gòu)上必須具備兩個基本條件:(1)建立與電場垂直的磁場;(2)磁場方向與陰極表面平行,,并組成環(huán)形磁場,。智能磁控濺射用處
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