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磁控溅射镀膜技术的种类及特点

浏览:142 发表时间:2018-04-24 16:55:48

磁控溅射镀膜技术的种类及特点



磁控溅射镀膜有多种方式。可以分为直流二极溅射、直流三极溅射、直流四极溅射、磁控溅射、对向靶溅射、ECR溅射等。反应溅射就是在Ar中加人反应气体,如N2、O2、CH4、C2H2等,可制备靶材料的氮化物、氧化创、碳化物等化合物薄膜;偏压溅射就是在成膜的基板上施加几百伏的负偏压,可使膜层致密、改善膜层的性能;射频溅射是在射频电压作用下,利用电子和离子运动特征的不同,在靶的表面感应出负的直流脉冲,而产生溅射现象,能对绝缘体进行溅射镀膜


1、二极溅射溅射电源:DC 1~7kV  0.15~1.5mA/cm2,RF0.3~10kW 1~10W/cm2,Ar气压/Pa(或Torr): 1.33(10-2),特点: 构造简单,在大面积的基板上可以制取均匀的薄膜,放电电流流随气压和电压的变化而变化。



2

三极溅射或四极溅射
溅射电源:DC 02kV  RF O1kW
Ar气压/Pa(Torr): 6.65 x 10-21.33 x 10-1 (5 x 10-41 x 10-3)
特点: 可实现低气压、低电医溅射,放电电流和轰击靶的离子能量可独立调节控制。可自动控制靶的电流。也可进行射频溅射。

3

磁控溅射(高速低温溅射)
溅射电源: 0.21kV(高速低温)330W/cm2
Ar气压/Pa(Torr): 1010-6 (10-110-8)
特点: 在与靶表面平行的方向上施加磁场,利用电场和磁场相互垂直的磁控管原理减少电子对基的轰击(降低基板温度),使高速溅射成为可能。对Cu来说,溅射沉积速率为1.8μm/min时,温升为2℃/μmCU的自溅射可在10-6Pa(10-8Pa)的低压下进行。

4

对向靶溅射
溅射电源:采用磁控靶DcRF 0.21kV  330W/cm2
Ar气压/Pa(Torr): 1.33 x 10-11.33 x 10-3(10-310-5)
特点: 两个靶对向布置,在直于靶的表面方向加上磁场,基板位于磁场之外。可以对磁性材料行高速低温溅射。

5

ECR
溅射
溅射电源:0~数千伏
Ar气压/Pa(Torr): 1.33 x 10-3(10-5)
特点: 采用ECR等离子体,可在高真空中进行各种溅射沉积。靶可以做得很小。

6

射频溅射
溅射电源: FR0.310kV 05kV
Ar气压/Pa(Torr): 1.33(10-2)
特点: 开始是为了制取绝缘I体如石英、玻璃、Al2O3的薄膜而研制的。也可射镀制金属膜。靶表面加磁场可以进行磁控射频溅射。

7

偏压溅射
溅射电源:在基片上施加0500V范围内的相对于阳极的正的或负的电位
Ar气压/Pa(Torr): 1.33(10-2)
特点: 在镀膜过程中同时清除基板上轻质量的带电粒子,从而使基板中不含有不纯气体(H20N2等残留气体等)。

8

非对称交流溅射
溅射电源: AC15KV  0.12mA/cm2
Ar气压/Pa(Torr): 1.33(10-2)
特点: 振幅大的半周期内靶进行溅射,在振幅小的半周期内对基板进行离子轰击,清除吸附的气体,从而获得高纯的薄膜。

9

吸气溅射
溅射电源:DC 15KV   0.151.5mA/cm2  RF0.310KW 1~10W/cm2
Ar气压/Pa(Torr): 1.33(10-2)
特点: 利用吸气靶溅射粒子的吸气作用,除去不纯物的气体。能获得纯度高的薄膜。

10

自溅射
溅射电源:靶表面的磁通密度 50mT,710A ,φ100mm
Ar气压/Pa(Torr):≈0(启动时1.33 x 10-1(10-3)
特点: 溅射时不用氩气,沉积速率高(达数μm/min),被溅射原子飞行轨迹呈束状(便于大深径比微细孔的埋入),目前仅限于CuAg的自溅射。

11

反应溅射
溅射电源:DC 0.27KV  RF0.310KW
Ar气压/Pa(Torr): Ar中混入适量的活性气体,如N202等分别制取TiN AlO
特点: 制作阴极物质的化合物薄膜,例如,如果阴极(靶)是钛,可以制作1TiN.TiC
从原理上讲,上述各种方案都可以进行反应溅射,当然910两种方案一般不用于反应溅射。

12

离子束溅射
溅射电源:出电压0.52.5kV,离子束流10150mA
Ar气压/Pa(Torr): 离子源系统10-2102,溅射室3 x l0-3
特点: 在高真空下,利用离子束溅射镀膜,是非等离子体状态下的成膜过程。靶接地电位也可,丕可以进行反应离子束溅射。

磁控溅射是在二极溅射、三极溅射、射频溅射的基础上发展起来的新技术。由于磁控溅射可以在低温、低损伤的条件下实现高速沉积,故目前已成为工业化生产的主要方式。


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