磁控濺射鍍膜工藝介紹

1、磁控濺射鍍膜工藝簡介講解人：陳智順 講解時間：20100716使chamber達(dá)到真空條件，一般控制在(25)E-5torrchamber內(nèi)通入Ar（氬氣），并啟動DC powerAr發(fā)生電離 Ar Ar+ e-在電場作用下，electrons（電子）會加速飛向anode（陽極）在電場作用下，Ar+會加速飛向陰極的target（靶材），target粒子及二次電子被擊出，前者到達(dá)substrate（基片）表面進(jìn)行薄膜成長，后者被加速至陰極途中促成更多的電離。垂直方向分布的磁力線將電子約束在靶材表面附近，延長其在等離子體中的運動軌跡，提高它參與氣體分子碰撞和電離過程的幾率的作用。接地-V(DC)至

2、真空泵Arv磁控濺射鍍膜濺射原理磁控濺射鍍膜濺射原理v磁控濺射鍍膜磁控陰極磁控濺射鍍膜磁控陰極相對蒸發(fā)鍍，磁控濺射有如下的特點：膜厚可控性和重復(fù)性好薄膜與基片的附著力強(qiáng)可以制備絕大多數(shù)材料的薄膜，包括合金，化合物等膜層純度高，致密沉積速率低，設(shè)備也更復(fù)雜按照電源類型可分為：直流濺射：中頻濺射：射頻濺射：不同濺射方式的比較DC電源RF電源MF電源可鍍膜材料 導(dǎo)電材料非導(dǎo)電材料 非導(dǎo)電材料靶材形狀平面單靶平面單靶孿生靶頻率0 HZ13.65MHZ24 KHZ可靠性好較好較好v磁控濺射鍍膜磁控濺射鍍膜v磁控濺射鍍膜反應(yīng)濺射在濺射鍍膜時，有意識地將某種反應(yīng)性氣體如氮氣，氧氣等引入濺射室并達(dá)到一定分壓，

3、即可以改變或者控制沉積特性，從而獲得不同于靶材的新物質(zhì)薄膜，如各種金屬氧化物、氮化物、碳化物及絕緣介質(zhì)等薄膜。直流反應(yīng)濺射存在靶中毒，陽極消失問題，上個世紀(jì)80年代出現(xiàn)的直流脈沖或中頻孿生濺射，使反應(yīng)濺射可以大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。反應(yīng)濺射模擬圖中頻孿生反應(yīng)濺射反應(yīng)濺射的特點反應(yīng)磁控濺射所用的靶材料（單位素靶或多元素靶）和反應(yīng)氣體（氧、氮、碳?xì)浠衔锏龋┩ǔ：苋菀撰@得很高的純度，因而有利于制備高純度的化合物薄膜。反應(yīng)磁控濺射中調(diào)節(jié)沉積工藝參數(shù)，可以制備化學(xué)配比或非化學(xué)配比的化合物薄膜，從而達(dá)到通過調(diào)節(jié)薄膜的組成來調(diào)控薄膜特性的目的。反應(yīng)磁控濺射沉積過程中基板溫度一般不會有很大的升高，而且成膜過程通常

4、也并不要求對基板進(jìn)行很高溫度的加熱，因而對基板材料的限制較少。反應(yīng)磁控濺射適合于制備大面積均勻薄膜，并能實現(xiàn)對鍍膜的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。反應(yīng)濺射的應(yīng)用現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展需要應(yīng)用到越來越多的化合物薄膜。如光學(xué)工業(yè)中使用的TiO2、SiO2和TaO5等硬質(zhì)膜。電子工業(yè)中使用的ITO透明導(dǎo)電膜，SiO2、Si2N4和Al2O3等鈍化膜、隔離膜、絕緣膜。建筑玻璃上使用的ZNO、SnO2、TiO2、SiO2等介質(zhì)膜真空系統(tǒng)的基本知識 真空的定義：壓力低于一個大氣壓的任何氣態(tài)空間，采用真空度來表示真空的高低。 真空單位換算：1大氣壓1.0105帕=760mmHg（汞柱）=760托 1托=133.3pa=1mmH

5、g 1bar=100kpa 1mbar=100pa 1bar=1000mbarTCO玻璃玻璃=Transparent Conductive Oxide 鍍有透明導(dǎo)電氧鍍有透明導(dǎo)電氧化物的玻璃化物的玻璃TCO材料：材料：SnO2:F(FTO fluorine doped tin oxide氟摻雜氧化錫氟摻雜氧化錫)ZnO:Al(AZO aluminum doped zinc oxide鋁摻雜氧化鋅鋁摻雜氧化鋅)In2O3:Sn(ITO indium tin oxide 氧化銦錫氧化銦錫)TCO薄膜的種類及特性 TCO薄膜為晶粒尺寸數(shù)百納米的多晶層，晶粒取向單一。目前研究較多的是ITO、FTO和A

6、ZO。電阻率達(dá)10-4cm量級，可見光透射率為80%90%。 FTO(SnO2F)：電阻率可達(dá)5.010-4cm，可見光透過率80%。 ITO(In2O3Sn)：電阻率可達(dá)7.010-5cm ，可見光透過率85% 。 AZO(ZnOAl)：電阻率可達(dá)1.510-4cm ，可見光透過率80% 。TCO薄膜的制備工藝 薄膜的性質(zhì)是由制備工藝決定的，改進(jìn)制備工藝的努力方向是使制成的薄膜電阻率低、透射率高且表面形貌好，薄膜生長溫度低，與基板附著性好，能大面積均勻制膜且制膜成本低。 主要生產(chǎn)工藝：鍍膜過程中有氣壓、基片溫度、靶材功率、鍍膜速度；刻蝕過程中有HCl濃度、刻蝕速度、刻蝕溫度。晶粒過大晶粒過大

7、缺陷增多缺陷增多 v基片溫度的影響晶界散射多晶界散射多電阻率升高電阻率升高溫度較低溫度較低薄膜晶粒小薄膜晶粒小溫度過高溫度過高電阻率下降電阻率下降溫度過高溫度過高 晶粒過大晶粒過大缺陷增多缺陷增多 v沉積時間的影響電阻率下降電阻率下降電阻率升高電阻率升高沉積時間延長沉積時間延長薄膜厚度增加薄膜厚度增加透過率下降透過率下降沉積時間過長沉積時間過長溫度升高溫度升高晶化率增加晶化率增加電阻率下降電阻率下降v濺射功率的影響濺射功率增加濺射功率增加濺射粒子增加濺射粒子增加粒子能量增加粒子能量增加濺射功率過高濺射功率過高薄膜致密性增加薄膜致密性增加膜層與基體粘附力增加膜層與基體粘附力增加濺射粒子能量過大濺射粒子能量過大氬離子能量過大氬離子能量過大陶瓷靶易開裂陶瓷靶易開裂薄膜致密性下降薄膜致密性下降氬離子過多氬離子過多 碰撞增多碰撞增多 v氬氣氣壓的影響薄膜薄、晶化率低薄膜薄、晶化率低薄膜晶化率低薄膜晶化率低氬氣氣壓過低氬氣氣壓過低氬離子少氬離子少濺射原子少濺射原子少氬氣氣壓過高氬氣氣