真空镀膜技术,简称PVD,是一种在真空环境中,通过物理方法将材料源气化成原子、分子或离子,并在基体表面沉积形成具有特定功能的薄膜的技术。这种技术广泛应用于光学器件、电子元件、装饰材料等领域。
磁控溅射镀膜技术,是一种先进的物理气相沉积(PVD)技术,其核心在于利用溅射效应将靶材原子转移到基材表面,从而形成薄膜。这种技术广泛应用于微电子、光学和能源等领域。
蒸发镀膜技术三种不同的方法,包括电阻蒸发、电子束蒸发以及感应加热蒸发
电阻蒸发镀膜技术
原理:采用电阻加热蒸发源的蒸发镀膜技术,通过电阻加热使低熔点材料,如铝、金、银、硫化锌、氟化镁、三氧化二铬等汽化蒸发。加热电阻通常采用钨、钼、钽等。
优点:结构简单,成本较低。
缺点:材料易与坩埚反应,影响薄膜纯度,无法蒸镀高熔点的介电薄膜,且蒸发率低。
电子束蒸发镀膜技术
原理:利用高速电子束加热使材料汽化蒸发,在基片表面凝结成膜。电子束热源能量密度可达 104 - 109 w/cm2,温度可超 3000℃,可蒸发高熔点的金属或介电材料,如钨、钼、锗、SiO2、AL2O3 等。电子束自源发出,经磁场线圈聚焦和偏转,对膜料进行轰击和加热。
优点:可蒸发任何材料,薄膜纯度高,直接作用于材料表面,热效率高。
缺点:电子枪结构复杂,造价高,化合物沉积时易分解,化学比失调。
感应加热蒸发镀膜技术
原理:借助高频电磁场感应加热,使材料汽化蒸发并在基片表面凝结成膜。
优点:蒸发速率大,约为电阻蒸发源的 10 倍,蒸发源温度稳定,不易产生飞溅现象,坩埚温度较低,坩埚材料对膜污染较少。
缺点:蒸发装置需屏蔽,造价高且设备复杂。
磁控溅射镀膜技术的优缺点
原理:通过离子轰击靶材并沉积在基片上形成薄膜。
优点:
1、沉积速率大:采用高速磁控电极,可获大离子流,有效提高镀膜过程的沉积速率和溅射速率,产能高、产量大,广泛应用于工业生产。
2、功率效率高:磁控溅射靶一般选 200V - 1000V 范围电压,通常为 600V,此电压处于功率效率高有效范围。
3、溅射能量低:磁控靶电压较低,磁场将等离子体约束在阴极附近,防止高能量带电粒子入射到基材上。
4、基片温度低:利用阳极导走放电时产生的电子,无需基材支架接地,减少电子轰击基材,适合不耐高温的塑料基材镀膜。
5、磁控溅射靶表面不均匀刻蚀:因靶磁场不均导致靶表面刻蚀不均,局部刻蚀速率大,靶材有效利用率低(仅 20% - 30%),可通过改变磁场分布或使磁铁在阴极中移动提高利用率。
6、复合靶:可制作复合靶镀合金膜,如 Ta - Ti 合金、(Tb - Dy) - Fe 以及 Gb - Co 合金膜等。复合靶结构有圆块镶嵌靶、方块镶嵌靶、小方块镶嵌靶以及扇形镶嵌靶,扇形镶嵌靶结构使用效果佳。
7、应用范围广:可沉积元素众多,常见有 Ag、Au、C、Co、Cu、Fe、Ge、Mo、Nb、Ni、Os、Cr、Pd、Pt、Re、Rh、Si、Ta、Ti、Zr、SiO、AlO、GaAs、U、W、SnO 等。
缺点:
1、设备复杂:溅射镀膜机的结构相对复杂,需要更高的技术水平和维护成本。
2、速度慢:相对于蒸发镀膜机,溅射镀膜的速度较慢,可能影响生产效率。
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