1、磁控溅射镀膜工艺简介,讲解人：陈智顺讲解时间：20100716,使chamber达到真空条件，一般控制在(25)E-5torr chamber内通入Ar（氩气），并启动DC power Ar发生电离Ar Ar+ e- 在电场作用下，electrons（电子）会加速飞向anode（阳极） 在电场作用下，Ar+会加速飞向阴极的target（靶材），target粒子及二次电子被击出，前者到达substrate（基片）表面进行薄膜成长，后者被加速至阴极途中促成更多的电离。,垂直方向分布的磁力线将电子约束在靶材表面附近，延长其在等离子体中的运动轨迹，提高它参与气体分子碰撞和电离过程的几率的作用。,接地,
2、-V(DC),至真空泵,Ar,磁控溅射镀膜溅射原理,磁控溅射镀膜磁控阴极,相对蒸发镀，磁控溅射有如下的特点：,膜厚可控性和重复性好 薄膜与基片的附着力强 可以制备绝大多数材料的薄膜，包括合金，化合物等 膜层纯度高，致密 沉积速率低，设备也更复杂,按照电源类型可分为：,直流溅射：中频溅射：射频溅射：,不同溅射方式的比较,磁控溅射镀膜,磁控溅射镀膜,反应溅射,在溅射镀膜时，有意识地将某种反应性气体如氮气，氧气等引入溅射室并达到一定分压，即可以改变或者控制沉积特性，从而获得不同于靶材的新物质薄膜，如各种金属氧化物、氮化物、碳化物及绝缘介质等薄膜。 直流反应溅射存在靶中毒，阳极消失问题，上个世纪80年
3、代出现的直流脉冲或中频孪生溅射，使反应溅射可以大规模的工业应用。,反应溅射模拟图,中频孪生反应溅射,反应溅射的特点,反应磁控溅射所用的靶材料（单位素靶或多元素靶）和反应气体（氧、氮、碳氢化合物等）通常很容易获得很高的纯度，因而有利于制备高纯度的化合物薄膜。 反应磁控溅射中调节沉积工艺参数，可以制备化学配比或非化学配比的化合物薄膜，从而达到通过调节薄膜的组成来调控薄膜特性的目的。 反应磁控溅射沉积过程中基板温度一般不会有很大的升高，而且成膜过程通常也并不要求对基板进行很高温度的加热，因而对基板材料的限制较少。 反应磁控溅射适合于制备大面积均匀薄膜，并能实现对镀膜的大规模工业化生产。,反应溅射的应
4、用,现代工业的发展需要应用到越来越多的化合物薄膜。 如光学工业中使用的TiO2、SiO2和TaO5等硬质膜。 电子工业中使用的ITO透明导电膜，SiO2、Si2N4和Al2O3等钝化膜、隔离膜、绝缘膜。 建筑玻璃上使用的ZNO、SnO2、TiO2、SiO2等介质膜,真空系统的基本知识,真空的定义：压力低于一个大气压的任何气态空间，采用真空度来表示真空的高低。 真空单位换算：1大气压1.0105帕=760mmHg（汞柱）=760托1托=133.3pa=1mmHg1bar=100kpa 1mbar=100pa1bar=1000mbar,TCO玻璃=Transparent Conductive Ox
5、ide 镀有透明导电氧化物的玻璃TCO材料：SnO2:F(FTO fluorine doped tin oxide氟掺杂氧化锡)ZnO:Al(AZO aluminum doped zinc oxide铝掺杂氧化锌)In2O3:Sn(ITO indium tin oxide 氧化铟锡),TCO薄膜的种类及特性,TCO薄膜为晶粒尺寸数百纳米的多晶层，晶粒取向单一。目前研究较多的是ITO、FTO和AZO。电阻率达10-4cm量级，可见光透射率为80%90%。 FTO(SnO2F)：电阻率可达5.010-4cm，可见光透过率80%。 ITO(In2O3Sn)：电阻率可达7.010-5cm ，可见光透过
6、率85% 。 AZO(ZnOAl)：电阻率可达1.510-4cm ，可见光透过率80% 。,TCO薄膜的制备工艺,薄膜的性质是由制备工艺决定的，改进制备工艺的努力方向是使制成的薄膜电阻率低、透射率高且表面形貌好，薄膜生长温度低，与基板附着性好，能大面积均匀制膜且制膜成本低。 主要生产工艺：镀膜过程中有气压、基片温度、靶材功率、镀膜速度；刻蚀过程中有HCl浓度、刻蚀速度、刻蚀温度。,晶粒过大 缺陷增多,基片温度的影响,晶界散射多,电阻率升高,温度较低,薄膜晶粒小,温度过高,电阻率下降,温度过高,晶粒过大 缺陷增多,沉积时间的影响,电阻率下降,电阻率升高,沉积时间延长,薄膜厚度增加,透过率下降,沉积时间过长,温度升高,晶化率增加,电阻率下降,溅射功率的影响,溅射功率增加,溅射粒子增加 粒子能量增加,溅射功率过高,薄膜致密性增加,膜层与基体粘附力增加,溅射粒子能量过大,氩离子能量过大,陶瓷靶易开裂,薄膜致密性下降,氩离子过多,碰撞增多,氩气气压的影响,薄膜薄、晶化率低,薄膜晶化率低,氩气气压过低,氩离子少,溅射原子少,氩气气压过高,散射增大,轰击过大,靶基距的影响,薄膜薄、晶化率低,薄膜致密性下降,距离过小,加速不够,动能过小,距离过大,部分粒子不能溅射到基片上,谢谢！,
