真空溅射镀膜技术教学文稿.ppt

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1、真空溅射镀膜技术目录一、溅射镀膜的相关概念二、溅射的基本原理三、溅射镀膜的类型四、溅射镀膜相关外包厂简介五、溅射镀膜案例分析表面技术工程是将材料表面与基体一起作为一个系统进行设计，利用表面改性技术，薄膜技术和涂层技术，使材料表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程。薄膜技术是表面工程三大技术之一。一般把小于25um大于100nm的膜层称为薄膜，大于25um的膜层称为厚膜。小于100nm的膜层称为纳米薄膜。真空镀膜是薄膜技术的最具潜力的手段，也是纳米技术的主要支撑技术。所谓纳米技术，如果离开了真空镀膜，它将会失去半壁江山。真空镀膜分为(蒸发镀膜)、(离子镀膜)

2、、(溅射镀膜)和(化学气相沉积)四种形式,按功能要求可分为(装饰性镀膜)和(功能性镀膜)。溅射是指荷能粒子轰击(固体表面），使(固体原子或分子）从表面射出的现象。利用溅射现象沉积薄膜的技术叫(溅射镀膜)。3中性原子在室温下的热运动能约为(0.026eV);4蒸发源蒸发出来的原子能量约(0.1eV)。5、溅射镀膜的特点正确的是:(A,B,C,D)A.任何物质均可以溅射，尤其是高溶点，低蒸气压的元素和化合物。B金属、半导体、绝缘体、化合物和混合物等，只要是固体，不论是块状、粒状都可以作为靶材。C溅射氧化物等绝缘材料和合金时可制得与靶材料相近的薄膜和组分均匀的合金膜、超导

3、膜。D溅射膜与基板的附着性好；6.(沉积)和(刻蚀)是溅射过程的两种应用。7.靶材有(烧结)和(热压)两种。(热压靶材)含有大量的气体。(预溅射)可以使这些气体得到释放后被抽走。b.对一个纯金属靶来说，它的表面会有一层(氧化物)，要想获得纯金属膜，必须将这层氧化物去掉；c.对合金或化合物靶，也必须作(预溅射)，使靶面露出新材料。2.荷能粒子是指具有一定动能的电子、光子、重粒子（质子、中子、离子、原子）。如果它们以足够的能量与固体表面碰撞，但又不足以发生核反应，这时所发生的种种次级反应是近代真空技术感兴趣的内容。1）在可控热核反应真空空间，从等离子体内所逃逸的核能离子

4、撞击器壁表面，产生气相杂质。严重地影响等离子体的浓度和温度。2）高能加速器交叉储存环要求良好的超高真空环境，然而，加速粒子对壁面的轰击脱附出气，会破坏已近达到的真空度；3）重粒子对材料的溅射剥蚀是溅射粒子泵、溅射镀膜、离子刻蚀的基本工作依据；4）氩氧混合辉光放电、氩离子轰击是获得清洁表面的有效手段；5）电子轰击加热、电子轰击分解是电离规、电真空器件电极出气的重要方法之一。6）软X射线光电流、电子诱导脱附是影响电离规测量下限的因素。用这些粒子以及热、强电场为探针作用于固体表面，然后分析出射粒子的状况，已获得固体表面的丰富信息，这就是上个世纪七十年代发展起来的表面分析技

5、术。3.现代表面分析技术的手段：1）透射电子显微镜EM)和扫描电子显微镜（SEM)；2）声学成象和声显微镜(SAM)；3)扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜AFM)；4)X光衍射仪；5)低能电子衍射仪(LEED)；6)俄歇电子能谱(AES)；7)X射线光电子能谱(XPS)；8）二次离子质谱仪(SIMS)；9）卢瑟福背散射能谱分析(RBS)；10）沟道技术；11）热波检测和热波成象技术。4.粒子的能量：1）中性原子在室温下的热运动能约为0.026eV;2）蒸发源蒸发出来的原子能量约0.1eV。3）对入射粒子能量小于30eV，只发生背散射、轻的溅射和原子位移。4）溅

6、射出的原子能量在5-40eV,5）溅射时入射原子的能量一般在30-3000eV;6）离子镀中轰击离子的能量一般在50-5000eV。7）入射粒子能量在3×104-106eV主要发生非弹性碰撞，高激发能级变得很普遍，电离作用明显，辐射探伤即在此区域。H,He原子的能量达105eV即发生核反应，对重粒子发生核反应的原子能量为106eV对溅射镀膜一般用氩作入射离子，原因有:1)经济;2)可避免与靶材起化学反应。5.溅射的作用在预溅射时，在靶面的正前方应有一个活动挡板挡住基片使其免遭污染。2）衬底的预处理a.任何材料在装入真空室之前都要进行化学清洗或适当的除尘处理；b.在沉

7、积膜之前，如果将基片接负电位，利用辉光放电，气体离子可对基片进行轰击实现溅射清洗：一可清除表面的吸附气体、各种污染物和氧化物；二可除掉粘附力弱的淀积粒子；三可使其表面增加活性使沉积膜与基片之间的附着力增加。3）溅射的刻蚀作用溅射可以实现微米、亚微米和纳米级的微细加工。a.溅射刻蚀：待刻蚀的样品作为阴极，辉光放电产生的Ar+以高能量打到阴极晶片上，实现刻蚀。刻蚀时晶片必须水冷且对晶片冷却必须有效。磁头Ionmilling刻蚀深度在50-200nm范围内。b.离子束刻蚀：有一个独立产生离子的离子源系统，产生的离子可以聚焦成细束，可以通过摆动和移动系统由计算机控制进行