在真空中把金屬、合金或化合物進行蒸發(或濺射),使其沉積在被涂覆的物體(稱基片、基板或基體)上的方法稱為真空鍍膜法。真空蒸鍍簡稱蒸鍍,是在真空條件下,用一定的方法加熱鍛膜材料(簡稱膜料)使之氣化,并沉積在工件表面形成固態薄膜。以動量傳遞的方法,用荷能粒子轟擊材料表面,使其表面原子獲得足夠的能量而飛逸出來的過程稱為濺射。離子鍍膜技術簡稱離子鍍,離子鍍是在真空條件下,利用氣體放電使氣體或被蒸發物質部分電離,在氣體離子或被蒸發物質離子轟擊作用的同時把蒸發物質或其反應產物沉積在基片上。電阻加熱蒸鍍是用絲狀或片狀的鎢、鉬、鉭高熔點金屬做成適當形狀的蒸發源,將膜料放在其中,接通電源,電阻直接加熱膜料而使其蒸發。真空鍍膜過程中需精確控制氣體流量。合肥新型真空鍍膜
高頻淀積的薄膜,其均勻性明顯好于低頻,這時因為當射頻電源頻率較低時,靠近極板邊緣的電場較弱,其淀積速度會低于極板中心區域,而頻率高時則邊緣和中心區域的差別會變小。4.射頻功率,射頻的功率越大離子的轟擊能量就越大,有利于淀積膜質量的改善。因為功率的增加會增強氣體中自由基的濃度,使淀積速率隨功率直線上升,當功率增加到一定程度,反應氣體完全電離,自由基達到飽和,淀積速率則趨于穩定。5.氣壓,形成等離子體時,氣體壓力過大,單位內的反應氣體增加,因此速率增大,但同時氣壓過高,平均自由程減少,不利于淀積膜對臺階的覆蓋。氣壓太低會影響薄膜的淀積機理,導致薄膜的致密度下降,容易形成針狀態缺陷;氣壓過高時,等離子體的聚合反應明顯增強,導致生長網絡規則度下降,缺陷也會增加;6.襯底溫度,襯底溫度對薄膜質量的影響主要在于局域態密度、電子遷移率以及膜的光學性能,襯底溫度的提高有利于薄膜表面懸掛鍵的補償,使薄膜的缺陷密度下降。襯底溫度對淀積速率的影響小,但對薄膜的質量影響很大。溫度越高,淀積膜的致密性越大,高溫增強了表面反應,改善了膜的成分嘉興新型真空鍍膜真空鍍膜在航空航天領域有重要應用。
真空鍍膜的優點:1、鍍覆材料廣,可作為真空鍍蒸發材料有幾十種,包括金屬、合金和非金屬。真空鍍膜加工還可以像多層電鍍一樣,加工出多層結構的復合膜,滿足對涂層各種不同性能的需求;2、真空鍍膜技術可以實現不能通過電沉積方法形成鍍層的涂覆:如鋁、鈦、鋯等鍍層,甚至陶瓷和金剛石涂層,這是十分難能可貴的;3、真空鍍膜性能優良:真空鍍膜厚度遠小于電鍍層,但涂層的耐摩擦和耐腐蝕性能良好,孔隙率低,而且無氫脆現象,相對電鍍加工而言可以節約大量金屬材料;4、環境效益優異:真空鍍膜加工設備簡單、占地面積小、生產環境優雅潔凈,無污水排放,不會對環境和操作者造成危害。在注重環境保護和大力推行清潔生產的形勢下,真空鍍膜技術在許多方面可以取代電鍍加工。
反應濺射是在濺射鍍膜中,引入某些活性反應氣體與濺射成不同于靶材的化合物薄膜。反應氣體有O2、N2、CH4等。反應濺射的靶材可以是純金屬,也可以是化合物,反應濺射也可采用磁控濺射。如氮化鋁薄膜可以采用磁控濺射鋁靶材,氣體通入一比一的氬氣和氮氣,反應濺射的優點是比直接濺射氮化鋁靶材時間更快。磁控濺射可改變工作氣體與氬氣比例從而進行反應濺射,例如使用Si靶材,通入一定比例的N2,氬氣作為工作氣體,而氮氣作為反應氣體,能得到SiNx薄膜。通入氧氣與氮氣從而獲得各種材料的氧化物與氮化物薄膜,通過改變反應氣體與工作氣體的比例也能對濺射速率進行調整,薄膜內組分也能相應調整。但反應氣體過量時可能會造成靶中毒。鍍膜層能有效提升產品的抗疲勞性能。
對于PECVD如果成膜質量差,則主要由一下幾項因素造成:1.樣片表面清潔度差,檢查樣品表面是否清潔。2.工藝腔體清潔度差,清洗工藝腔體。3.樣品溫度異常,檢查溫控系統是否正常,校準測溫熱電偶。4.膜淀積過程中壓力異常,檢查腔體真空系統漏率。5.射頻功率設置不合理,檢查射頻電源,調整設置功率。影響PECVD工藝質量的因素主要有以下幾個方面:1.起輝電壓:間距的選擇應使起輝電壓盡量低,以降低等離子電位,減少對襯底的損傷。2.極板間距和腔體氣壓:極板間距較大時,對襯底的損傷較小,但間距不宜過大,否則會加重電場的邊緣效應,影響淀積的均勻性。反應腔體的尺寸可以增加生產率,但是也會對厚度的均勻性產生影響。3.射頻電源的工作頻率,射頻PECVD通常采用50kHz~13.56MHz頻段射頻電源,頻率高,等離子體中離子的轟擊作用強,淀積的薄膜更加致密,但對襯底的損傷也比較大。鍍膜技術可用于改善材料的摩擦性能。合肥新型真空鍍膜
鍍膜過程需在高度真空環境中進行。合肥新型真空鍍膜
對于典型的半導體應用,基板被放置在兩個平行電極之間的沉積室中一個接地電極,通常是一個射頻通電電極.前體氣體如硅烷(SiH4)和氨(NH3)通常與惰性氣體如氬氣(Ar)或氮氣(N2)混合以控制過程。這些氣體通過基板上方的噴頭固定裝置引入腔室,有助于將氣體更均勻地分布到基板上。等離子體由電極之間的放電(100–300eV)點燃,在基板周圍發生啟輝,有助于產生驅動化學反應的熱能。前體氣體分子與高能電子碰撞,然后通過氣流傳播到基板,在那里它們發生反應并被吸收在基板表面上以生長薄膜。然后將化學副產品抽走,完成沉積過程。合肥新型真空鍍膜