PECVD系统的气源几乎都是由气体钢瓶供气,这些钢瓶被放置在有许多安全保护装置的气柜中,通过气柜上的控制面板、管道输送到PECVD的工艺腔体中。在淀积时,反应气体的多少会影响淀积的速率及其均匀性等,因此需要严格控制气体流量,通常采用质量流量计来实现精确控制。PECVD反应过程中,反应气体从进气口进入炉腔,逐渐扩散至衬底表面,在射频源激发的电场作用下,反应气体分解成电子、离子和活性基团等。分解物发生化学反应,生成形成膜的初始成分和副反应物,这些生成物以化学键的形式吸附到样品表面,生成固态膜的晶核,晶核逐渐生长成岛状物,岛状物继续生长成连续的薄膜。在薄膜生长过程中,各种副产物从膜的表面逐渐脱离,在真空泵的作用下从出口排出。真空镀膜在所有被镀材料中,以塑料较为常见。天津MEMS真空镀膜
真空镀膜:多弧离子镀:多弧离子镀又称作为电弧离子镀,由于在阴极上有多个弧斑持续呈现,所以称作为“多弧”。多弧离子镀的主要特点说明:阴极电弧蒸发离化源可从固体阴极直接产生等离子体,而不产生熔池,所以可以任意方位布置,也可采用多个蒸发离化源。镀料的离化率高,一般达60%~90%,卓著提高与基体的结合力改善膜层的性能。沉积速率高,改善镀膜的效率。设备结构简单,弧电源工作在低电压大电流工况,工作较为安全。广东省科学院半导体研究所。吉林等离子体增强气相沉积真空镀膜多弧离子真空镀膜机镀膜膜层不易脱落。
电子束蒸发可以蒸发高熔点材料,比一般电阻加热蒸发热效率高、 束流密度大、蒸发速度快,制成的薄膜纯度高、质量好,通过晶振控制,厚度可以较准确地控制,可以广泛应用于制备高纯薄膜和各种光学材料薄膜。电子束蒸发的金属粒子只能考自身能量附着在衬底表面,台阶覆盖性比较差,如果需要追求台阶覆盖性和薄膜粘附力,建议使用磁控溅射。在蒸发温度以上进行蒸发试,蒸发源温度的微小变化即可引起蒸发速率发生很大变化。因此,在镀膜过程中,想要控制蒸发速率,必须精确控制蒸发源的温度,加热时应尽量避免产生过大的温度梯度。蒸发速率正比于材料的饱和蒸气压,温度变化10%左右,饱和蒸气压就要变化一个数量级左右。
在等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺中,由等离子体辅助化学反应过程。在等离子体辅助下,200 到500°C的工艺温度足以实现成品膜层的制备,因此该技术降低了基材的温度负荷。等离子可在接近基片的周围被激发(近程等离子法)。而对于半导体硅片等敏感型基材,辐射和离子轰击可能损坏基材。另一方面,在远程等离子法中,等离子体与基材间设有空间隔断。隔断不仅能够保护基材,也允许激发混合工艺气体的特定成分。然而,为保证化学反应在被激发的粒子真正抵达基材表面时才开始进行,需精心设计工艺过程。真空镀膜的功能是多方面的,这也决定了其应用场合非常丰富。
真空镀膜:真空涂层技术的发展:真空涂层技术起步时间不长,国际上在上世纪六十年代才出现将CVD(化学气相沉积)技术应用于硬质合金刀具上。由于该技术需在高温下进行(工艺温度高于1000ºC),涂层种类单一,局限性很大,起初并未得到推广。到了上世纪七十年代末,开始出现PVD(物理的气相沉积)技术,之后在短短的二、三十年间PVD涂层技术得到迅猛发展,究其原因:其在真空密封的腔体内成膜,几乎无任何环境污染问题,有利于环保;其能得到光亮、华贵的表面,在颜色上,成熟的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之间的任何一种颜色,能够满足装饰性的各种需要;可以轻松得到其他方法难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层,应用在工装、模具上面,可以使寿命成倍提高,较好地实现了低成本、收益的效果;此外,PVD涂层技术具有低温、高能两个特点,几乎可以在任何基材上成膜,因此,应用范围十分广阔,其发展神速也就不足为奇。源或靶的不断改进,扩大了真空镀膜材料的选用范围。苏州来料真空镀膜
真空镀膜设备膜层厚度过厚会带一点黑色,但是是金属本色黑色。天津MEMS真空镀膜
磁控溅射的优势在于可根据靶材的性质来选择使用不同的靶电源进行溅射,靶电源分为射频靶(RF)、直流靶(DC)、直流脉冲靶(DC Pluse)。其中射频靶主要用于导电性较差的氧化物、陶瓷等介质膜的溅射,也可以进行常规金属材料溅射。直流靶只能用于导电性较好的金属材料,而直流脉冲靶介于二者之间,可溅射硅、锗等半导体材料。磁控溅射方向性要优于电子束蒸发,但薄膜质量,表面粗糙度等方面不如电子束蒸发。但磁控溅射可用于多种材料,使用范围广,电子束蒸发则只能用于金属材料蒸镀,且高熔点金属,如W,Mo等的蒸镀较为困难。所以磁控溅射常用于新型氧化物,陶瓷材料的镀膜,电子束则用于对薄膜质量较高的金属材料。天津MEMS真空镀膜