PVD镀膜之磁控溅射镀膜

2018年11月13日

    溅射靶材的要求较传统材料行业更高,一般要求有:尺寸、平整度、纯度、各项杂质含量、密度、晶粒尺寸与缺陷控制;特殊要求有:表面粗糙度、电阻值、晶粒尺寸均匀性、成份与组织均匀性、异物(氧化物)含量与尺寸、导磁率、超高密度与超细晶粒等。磁控溅射镀膜是一种新型的物理气相镀膜方式,用电子枪系统把电子发射并聚焦在被镀的材料上,使其被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离材料飞向基片淀积成膜。这种被镀的材料就叫溅射靶材。 溅射靶材有金属,合金,陶瓷,掺杂等。

 

    磁控溅射镀膜是一种新型的物理气相镀膜方式,较蒸发镀膜方式有明显优势。作为一项已经发展的较为成熟的技术,磁控溅射已经被应用于许多领域。

 

1、溅射技术

    溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,它利用离子源产生的离子,在真空中经过加速聚集,而形成高速度能的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料,称为溅射靶材。各种类型的溅射薄膜材料无论在半导体集成电路、记录介质、平面显示以及工件表面涂层等方面都得到了广泛的应用。

 

2、主要应用

溅射靶材主要应用于电子及信息产业,如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件;玻璃镀膜领域;耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。

 

3、溅射靶材分类

    根据形状可分为长靶,方靶,圆靶,异型靶。

    根据成份可分为金属靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材。

    根据应用不用可分为半导体关联陶瓷靶材、记录介质陶瓷靶材、显示陶瓷靶材、超导陶瓷靶材和巨磁电阻陶瓷靶材等。

根据应用领域分为微电子靶材、磁记录靶材、光碟靶材、贵金属靶材、薄膜电阻靶材、导电膜靶材、表面改性靶材、光罩层靶材、装饰层靶材、电极靶材、封装靶材等。

 

4、磁控溅射原理

在被溅射的靶极(阴极)与阳极之间加一个正交磁场和电场,在高真空室中充入所需要的惰性气体(通常为Ar气),永久磁铁在靶材料表面形成250~350高斯的磁场,同高压电场组成正交电磁场。在电场的作用下,Ar气电离成正离子和电子,靶上加有一定的负高压,从靶极发出的电子受磁场的作用与工作气体的电离几率增大,在阴极附近形成高密度的等离子体,Ar离子在洛仑兹力的作用下加速飞向靶面,以很高的速度轰击靶面,使靶上被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离靶面飞向基片淀积成膜。 

磁控溅射一般分为两种:直流溅射和射频溅射,其中直流溅射设备原理简单,在溅射金属时,其速率也快。而射频溅射的使用范围更为广泛,除可溅射导电材料外,也可溅射非导电的材料,同时还可进行反应溅射制备氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射频的频率提高后就成为微波等离子体溅射,常用的有电子回旋共振(ECR)型微波等离子体溅射。

 

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来源:北京中铖新材料科技有限公司
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