Fordele og ulemper ved sputtering belægningsteknologi

For nylig har mange brugere forespurgt om fordele og ulemper ved sputtering belægningsteknologi. Ifølge kravene fra vores kunder vil eksperter fra RSM Technology Department nu dele med os i håb om at løse problemer.Der er sandsynligvis følgende punkter:

　　1、 Ubalanceret magnetronforstøvning

Hvis det antages, at den magnetiske flux, der passerer gennem de indre og ydre magnetiske polender af magnetronforstøvningskatoden, ikke er ens, er det en ubalanceret magnetronforstøvningskatode.Magnetfeltet i den almindelige magnetronforstøvningskatode er koncentreret nær måloverfladen, mens magnetfeltet i den ubalancerede magnetronforstøvningskatode stråler ud af målet.Magnetfeltet i den almindelige magnetronkatode begrænser plasmaet tæt ved måloverfladen, mens plasmaet nær substratet er meget svagt, og substratet vil ikke blive bombarderet af stærke ioner og elektroner.Det ikke-ligevægtsmagnetronkatodemagnetfelt kan strække plasmaet langt væk fra måloverfladen og nedsænke substratet.

　　2、 Radiofrekvens (RF) sputtering

Princippet om afsætning af isolerende film: et negativt potentiale påføres lederen placeret på bagsiden af ​​det isolerende mål.I glødeudladningsplasmaet, når den positive ionstyreplade accelererer, bombarderer den det isolerende mål foran den for at sputtere.Denne sputtering kan kun vare i 10-7 sekunder.Derefter udligner det positive potentiale dannet af den positive ladning akkumuleret på det isolerende mål det negative potentiale på lederpladen, så bombardementet af højenergi-positive ioner på det isolerende mål stoppes.På dette tidspunkt, hvis polariteten af ​​strømforsyningen vendes, vil elektronerne bombardere isoleringspladen og neutralisere den positive ladning på isoleringspladen inden for 10-9 sekunder, hvilket gør dens potentiale nul.På dette tidspunkt kan vending af strømforsyningens polaritet frembringe sputtering i 10-7 sekunder.

Fordele ved RF-sputtering: både metalmål og dielektriske mål kan sputteres.

　　3, DC magnetron sputtering

Magnetronforstøvningsbelægningsudstyret øger det magnetiske felt i DC-forstøvningskatodemålet, bruger magnetfeltets Lorentz-kraft til at binde og forlænge banen af ​​elektroner i det elektriske felt, øger chancen for kollision mellem elektroner og gasatomer, øger ioniseringshastighed af gasatomer, øger antallet af højenergi-ioner, der bombarderer målet, og reducerer antallet af højenergi-elektroner, der bombarderer det belagte substrat.

Fordele ved plan magnetronsputtering:

1. Måleffekttætheden kan nå 12w/cm2;

2. Målspændingen kan nå 600V;

3. Gastrykket kan nå 0,5pa.

Ulemper ved plan magnetronforstøvning: Målet danner en sputterkanal i baneområdet, ætsningen af ​​hele måloverfladen er ujævn, og målets udnyttelsesgrad er kun 20% - 30%.

　　4、 Mellemfrekvens AC-magnetronsputtering

Det henviser til, at i det mellemfrekvente AC-magnetronforstøvningsudstyr er to mål med samme størrelse og form normalt konfigureret side om side, ofte omtalt som tvillingemål.De er suspenderede installationer.Normalt er to mål drevet på samme tid.I processen med mellemfrekvent AC-magnetron-reaktiv sputtering fungerer de to mål som anode og katode på skift, og de fungerer som anodekatode hinanden i den samme halve cyklus.Når målet er ved det negative halvcykluspotentiale, bliver måloverfladen bombarderet og sputteret af positive ioner;I den positive halvcyklus accelereres plasmaets elektroner til måloverfladen for at neutralisere den positive ladning, der er akkumuleret på den isolerende overflade af måloverfladen, hvilket ikke kun undertrykker antændingen af ​​måloverfladen, men også eliminerer fænomenet " anode forsvinden”.

Fordelene ved mellemfrekvens dobbeltmål reaktiv sputtering er:

(1) Høj aflejringshastighed.For siliciummål er aflejringshastigheden for mellemfrekvent reaktiv sputtering 10 gange den for DC-reaktiv sputtering;

(2) Sputteringsprocessen kan stabiliseres ved det indstillede driftspunkt;

(3) Fænomenet "antændelse" er elimineret.Defekttætheden af ​​den forberedte isoleringsfilm er adskillige størrelsesordener mindre end den for DC-reaktive sputtermetoden;

(4) Højere substrattemperatur er en fordel for at forbedre filmens kvalitet og vedhæftning;

(5) Hvis strømforsyningen er lettere at matche målet end RF-strømforsyningen.

　　5、 Reaktiv magnetronforstøvning

I sputteringsprocessen tilføres reaktionsgassen for at reagere med de sputterede partikler for at fremstille sammensatte film.Det kan give reaktiv gas til at reagere med sputterforbindelsesmålet på samme tid, og det kan også tilvejebringe reaktiv gas til at reagere med sputtermetal- eller legeringsmålet på samme tid for at fremstille sammensatte film med et givet kemisk forhold.

Fordele ved reaktive magnetronforstøvningssammensatte film:

(1) De anvendte målmaterialer og reaktionsgasser er oxygen, nitrogen, kulbrinter osv., som normalt er lette at opnå højrente produkter, hvilket er befordrende for fremstillingen af ​​sammensatte film med høj renhed;

(2) Ved at justere procesparametrene kan kemiske eller ikke-kemiske sammensatte film fremstilles, således at filmenes egenskaber kan justeres;

(3) Substrattemperaturen er ikke høj, og der er få restriktioner på substratet;

(4) Det er velegnet til ensartet belægning med stort område og realiserer industriel produktion.

I processen med reaktiv magnetronforstøvning er ustabiliteten af ​​sammensat sputtering let at forekomme, hovedsageligt inklusive:

(1) Det er vanskeligt at fremstille sammensatte mål;

(2) Fænomenet med buestød (bueudladning) forårsaget af målforgiftning og ustabiliteten i sputterprocessen;

(3) Lav forstøvningsaflejringshastighed;

(4) Filmens defekttæthed er høj.