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磁控溅射镀膜的特点

文章作者:广东尊龙凯时
阅读:1353
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尊龙凯时发布。

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