磁控濺射是物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition,PVD)的一種。一般的濺射法可被用于制備金屬、半導體、絕緣體等多材料,且具有設(shè)備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強等優(yōu)點。
磁控濺射原理
電子在電場E的作用下,在飛向基片過程中與氬原子發(fā)生碰撞,使其電離產(chǎn)生出Ar正離子和新的電子;新電子飛向基片,Ar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片上形成薄膜,而產(chǎn)生的二次電子會受到電場和磁場作用,產(chǎn)生E(電場)×B(磁場)所指的方向漂移,簡稱E×B漂移,其運動軌跡近似于一條擺線。若為環(huán)形磁場,則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運動,它們的運動路徑不僅很長,而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi),并且在該區(qū)域中電離出大量的Ar 來轟擊靶材,從而實現(xiàn)了高的沉積速率。
隨著碰撞次數(shù)的增加,二次電子的能量消耗殆盡,逐漸遠離靶表面,并在電場E的作用下最終沉積在基片上。由于該電子的能量很低,傳遞給基片的能量很小,致使基片溫升較低。
磁控濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。入射粒子在靶中經(jīng)歷復雜的散射過程,和靶原子碰撞,把部分動量傳給靶原子,此靶原子又和其他靶原子碰撞,形成級聯(lián)過程。在這種級聯(lián)過程中某些表面附近的靶原子獲得向外運動的足夠動量,離開靶被濺射出來。
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廣泛,除可濺射導電材料外,也可濺射非導電的材料,同時還司進行反應(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,常用的有電子回旋共振(ECR)型微波等離子體濺射。
磁控濺射原理 圖源:百度百科
磁控濺射靶材
靶材制約著薄膜的物理、力學性能,影響鍍膜質(zhì)量,因而靶材質(zhì)量評價較為嚴格,主要應(yīng)滿足如下要求;
1)雜質(zhì)含量低,純度高。靶材的純度影響薄膜的均勻性。 2)高致密度。高致密度靶材具有導電、導熱性好、強度高等優(yōu)點,使用這種靶材鍍膜,濺射功率小,成膜速率高,薄膜不易開裂,靶材使用壽命長,而且濺鍍薄膜的電阻率低,透光率高。 3)成分與組織結(jié)構(gòu)均勻。靶材成分均勻是鍍膜質(zhì)量穩(wěn)定的重要保證。 4)晶粒尺寸細小。靶的晶粒尺寸越細小,濺鍍薄膜的厚度分布越均勻,濺射速率越快。
濺射靶材主要應(yīng)用于電子及信息產(chǎn)業(yè),如電池,集成電路、信息存儲、液晶顯示屏、激光存儲器、電子控制器件等;亦可應(yīng)用于玻璃鍍膜領(lǐng)域;還可以應(yīng)用于耐磨材料、高溫耐蝕、高檔裝飾用品等行業(yè)。
靶材的分類
形狀分類
根據(jù)形狀可分為方靶,圓靶,異型靶。
成分分類
根據(jù)成份可分為金屬靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材。
應(yīng)用領(lǐng)域分類
根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域分為微電子靶材、磁記錄靶材、光碟靶材、貴金屬靶材、薄膜電阻靶材、導電膜靶材、表面改性靶材、光罩層靶材、裝飾層靶材、電極靶材、封裝靶材、其他靶材。
磁控濺射靶材
磁控濺射鍍膜靶材:
金屬濺射鍍膜靶材,合金濺射鍍膜靶材,陶瓷濺射鍍膜靶材,硼化物陶瓷濺射靶材,碳化物陶瓷濺射靶材,氟化物陶瓷濺射靶材 ,氮化物陶瓷濺射靶材 ,氧化物陶瓷靶材,硒化物陶瓷濺射靶材 ,硅化物陶瓷濺射靶材 ,硫化物陶瓷濺射靶材 ,碲化物陶瓷濺射靶材 ,其他陶瓷靶材,摻鉻一氧化硅陶瓷靶材(Cr-SiO),磷化銦靶材(InP),砷化鉛靶材(PbAs),砷化銦靶材(InAs)。
高純高密度濺射靶材有:
濺射靶材(純度:99.9%-99.999%)
1. 金屬靶材:
鎳靶、鈦靶、鋅靶、鉻靶、鎂靶、鈮靶、錫靶、鋁靶、銦靶、鐵靶、鋯鋁靶、鈦鋁靶、鋯靶、鋁硅靶、硅靶、銅靶、鉭靶、鍺靶、銀靶、鈷靶、金靶、釓靶、鑭靶、釔靶、鈰靶、鎢靶、鎳鉻靶、鉿靶、鉬靶、鐵鎳靶、鎢靶等金屬濺射靶材。
2. 陶瓷靶材
ITO靶、AZO靶、氧化鎂靶、氧化鐵靶、氮化硅靶、碳化硅靶、氮化鈦靶、氧化鉻靶、氧化鋅靶、硫化鋅靶、二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化鈰靶、二氧化鋯靶、五氧化二鈮靶、二氧化鈦靶、二氧化鋯靶,、二氧化鉿靶,二硼化鈦靶,二硼化鋯靶,三氧化鎢靶,三氧化二鋁靶五氧化二鉭,五氧化二鈮靶、氟化鎂靶、氟化釔靶、硒化鋅靶、氮化鋁靶,氮化硅靶,氮化硼靶,氮化鈦靶,碳化硅靶,鈮酸鋰靶、鈦酸鐠靶、鈦酸鋇靶、鈦酸鑭靶、氧化鎳靶等陶瓷濺射靶材。
3.合金靶材
鎳鉻合金靶、鎳釩合金靶、鋁硅合金靶、鎳銅合金靶、鈦鋁合金、鎳釩合金靶、硼鐵合金靶、硅鐵合金靶等高純度合金濺射靶材。
編輯:黃飛
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磁控濺射系統(tǒng)
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原文標題:一文帶你了解磁控濺射及其靶材!
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