濺射鍍膜有多種方式。其中歸納起來(lái),1~5是按電極結(jié)構(gòu)分類(lèi),即根據(jù)電極結(jié)構(gòu)、電極的相對(duì)位置及濺射鍍膜的過(guò)程,可以分為直流二極濺射、直流三極濺射、直流四極濺射、磁控濺射、對(duì)向靶濺射、ECR濺射等。6~12是在這些基本濺射鍍膜的基礎(chǔ)上,為適應(yīng)制作各種薄膜的要求所做的進(jìn)一步改進(jìn)。反應(yīng)濺射就是在A(yíng)r中加人反應(yīng)氣體,如N2、O2、CH4、C2H2等,可制備靶材料的氮化物、氧化創(chuàng)、碳化物等化合物薄膜;偏壓濺射就是在成膜的基板上施加幾百伏的負(fù)偏壓,可使膜層致密、改善膜層的性能;射頻濺射是在射頻電壓作用下,利用電子和離子運(yùn)動(dòng)特征的不同,在靶的表面感應(yīng)出負(fù)的直流脈沖,而產(chǎn)生濺射現(xiàn)象,能對(duì)絕緣體進(jìn)行濺射鍍膜。
濺射電源:DC 1~7kV 0.15~1.5mA/cm2,RF0.3~10kW 1~10W/cm2,Ar氣壓/Pa(或Torr): 1.33(10-2),特點(diǎn): 構(gòu)造簡(jiǎn)單,在大面積的基板上可以制取均勻的薄膜,放電電流流隨氣壓和電壓的變化而變化。Ar氣壓/Pa(或Torr): 6.65 x 10-2~1.33 x 10-1 (5 x 10-4~1 x 10-3)特點(diǎn): 可實(shí)現(xiàn)低氣壓、低電醫(yī)濺射,放電電流和轟擊靶的離子能量可獨(dú)立調(diào)節(jié)控制??勺詣?dòng)控制靶的電流。也可進(jìn)行射頻濺射。濺射電源: 0.2~1kV(高速低溫)3~30W/cm2Ar氣壓/Pa(或Torr): 10~10-6 (約10-1~10-8)特點(diǎn): 在與靶表面平行的方向上施加磁場(chǎng),利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直的磁控管原理減少電子對(duì)基的轟擊(降低基板溫度),使高速濺射成為可能。對(duì)Cu來(lái)說(shuō),濺射沉積速率為1.8μm/min時(shí),溫升為2℃/μm。CU的自濺射可在10-6Pa(10-8Pa)的低壓下進(jìn)行。濺射電源:采用磁控靶Dc或RF 0.2~1kV 3~30W/cm2Ar氣壓/Pa(或Torr): 1.33 x 10-1~1.33 x 10-3(10-3~10-5)特點(diǎn): 兩個(gè)靶對(duì)向布置,在直于靶的表面方向加上磁場(chǎng),基板位于磁場(chǎng)之外??梢詫?duì)磁性材料行高速低溫濺射。Ar氣壓/Pa(或Torr): 1.33 x 10-3(10-5)特點(diǎn): 采用ECR等離子體,可在高真空中進(jìn)行各種濺射沉積。靶可以做得很小。Ar氣壓/Pa(或Torr): 1.33(10-2)特點(diǎn): 開(kāi)始是為了制取絕緣I體如石英、玻璃、Al2O3的薄膜而研制的。也可射鍍制金屬膜。靶表面加磁場(chǎng)可以進(jìn)行磁控射頻濺射。濺射電源:在基片上施加0~500V范圍內(nèi)的相對(duì)于陽(yáng)極的正的或負(fù)的電位Ar氣壓/Pa(或Torr): 1.33(10-2)特點(diǎn): 在鍍膜過(guò)程中同時(shí)清除基板上輕質(zhì)量的帶電粒子,從而使基板中不含有不純氣體(如H20、N2等殘留氣體等)。濺射電源: AC1~5KV 0.1~2mA/cm2Ar氣壓/Pa(或Torr): 1.33(10-2)特點(diǎn): 振幅大的半周期內(nèi)靶進(jìn)行濺射,在振幅小的半周期內(nèi)對(duì)基板進(jìn)行離子轟擊,清除吸附的氣體,從而獲得高純的薄膜。濺射電源:DC 1~5KV 0.15~1.5mA/cm2 RF0.3~10KW 1~10W/cm2Ar氣壓/Pa(或Torr): 1.33(10-2)特點(diǎn): 利用吸氣靶濺射粒子的吸氣作用,除去不純物的氣體。能獲得純度高的薄膜。濺射電源:靶表面的磁通密度 50mT,7~10A ,φ100mm靶Ar氣壓/Pa(或Torr):≈0(啟動(dòng)時(shí)1.33 x 10-1(10-3))特點(diǎn): 濺射時(shí)不用氬氣,沉積速率高(達(dá)數(shù)μm/min),被濺射原子飛行軌跡呈束狀(便于大深徑比微細(xì)孔的埋入),目前僅限于Cu、Ag的自濺射。濺射電源:DC 0.2~7KV RF0.3~10KWAr氣壓/Pa(或Torr): 在A(yíng)r中混入適量的活性氣體,如N2、02等分別制取TiN AlO特點(diǎn): 制作陰極物質(zhì)的化合物薄膜,例如,如果陰極(靶)是鈦,可以制作1TiN.TiC。從原理上講,上述各種方案都可以進(jìn)行反應(yīng)濺射,當(dāng)然9、10兩種方案一般不用于反應(yīng)濺射。濺射電源:出電壓0.5~2.5kV,離子束流10~150mAAr氣壓/Pa(或Torr): 離子源系統(tǒng)10-2~102,濺射室3 x l0-3
特點(diǎn): 在高真空下,利用離子束濺射鍍膜,是非等離子體狀態(tài)下的成膜過(guò)程。靶接地電位也可,丕可以進(jìn)行反應(yīng)離子束濺射。
磁控濺射是在二極濺射、三極濺射、射頻濺射的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。由于磁控濺射可以在低溫、低損傷的條件下實(shí)現(xiàn)高速沉積,故目前已成為工業(yè)化生產(chǎn)的主要方式。