采用导磁片改造磁控装置提高靶材利用率

通过对真空溅镀生产线靶材的刻蚀情况观测,发现所有产线均存在不同程度的靶面刻蚀不均现象,而3号线尤为突出,其端部刻蚀深度相对于其它部位刻蚀深度较深,导致靶材使用寿命短,利用率低.采用高磁导率材料电工纯铁DT4制作导磁片装入磁控装置,试验结果表明,降低了靶面刻蚀不均匀度,靶材利用率提高至少10％.     

磁控溅射设备中铜靶刻蚀形貌的仿真计算研究

提出了一种铜靶刻蚀形貌模拟方法,基于靶材溅射率与靶材表面磁场水平分量成正比的假设,以美国应用材料公司的小行星PVD磁控溅射装置为算例,实现了复杂运动轨迹铜靶刻蚀形貌的模拟,仿真计算结果与实际设备中铜靶刻蚀形貌有较好的一致性,为通过磁场分布研究靶材刻蚀形貌提供了一种理论方法。     

磁控溅射靶材刻蚀特性的模拟研究

靶材刻蚀特性是研究磁控溅射靶材利用率、薄膜生长速度和薄膜质量的关键因素.本文用有限元 分析软件ANSYS模拟了磁控溅射放电空间的磁场分布,用粒子模拟软件OOPIC Pro(object oriented particle in cell)模拟了放电过程,最后用SRIM(stopping and range of ions in matter)模拟了靶材的溅射特性,得到了靶材的刻蚀形貌和刻蚀速度,并讨论了不同工作气压和不同阴极电压对靶材刻蚀的影响.模拟结果表明:靶材刻蚀形貌与磁场分布有关,磁通密度越强,对应的靶材位置刻蚀越深;靶材的刻蚀速度随阴极电压的增大而增大,而当工作气压增大时,靶材的刻蚀速度先增大后趋向平衡,当工作气压超过一定的值时,刻蚀速度随气压的增大开始减小.模拟结果与实验观测进行了比较,二者符合较好.     

矩形平面磁控溅射装置薄膜沉积仿真

薄膜厚度沿矩形靶长度方向分布的均匀度是衡量矩形平面磁控溅射装置镀膜质量的重要指标。为了分析气压和靶基板间距对该指标的影响,本文采用Monte Carlo方法,在假设靶材沿跑道均匀刻蚀的前提下,对靶材原子沉积过程进行了计算机仿真。模型假设靶材原子出射能量满足Thompson分布,出射角度以余弦定律处理;假设背景气体速度为麦克斯韦分布,并采用舍选法对各个速度分量进行了抽样;应用可变硬球模型对碰撞过程进行了处理。通过仿真发现,随着气压增大,尽管薄膜的均匀度越好,但是靶材原子到达基板的能量会降低;而靶与基板间距越大,薄膜的均匀度和靶材原子到达基板的能量都会降低。另外,通过对矩形靶端部磁场改进,可以削弱靶材的反常刻蚀现象,在提高靶材利用率的同时,可以有效提高薄膜均匀度。     

直流磁控溅射中磁场强度和阴极电压对圆平面靶刻蚀形貌的影响

本文借助Comsol和Matlab软件模拟了直流磁控溅射圆平面靶系统的磁场分布和荷电粒子分布,对不同磁场强度和阴极电压条件下的荷电粒子分布进行了模拟分析,通过比较靶面离子流密度分布曲线发现:当磁场强度增强时,靶面离子流密度分布曲线会变得更加陡窄;当阴极电压变化时,靶面离子流密度分布曲线几乎没有变化.说明靶材的刻蚀形貌会随磁场强度增强而变窄,而阴极电压变化对靶材的刻蚀形貌没有影响.上述结论对直流磁控溅射工艺参数优化具有一定的理论指导意义.     

不同非平衡度磁场环境中溅射等离子体的诊断与分析

采用Langmuir探针对两种不同非平衡度磁场环境中(K值分别为2.78和6.41)的溅射等离子体进行诊断,并使用高斯仪测量靶材表面的磁感应强度,结合靶材表面磁场分布的Ansys软件模拟,分析了等离子体在非平衡磁场环境中的运动规律。结果表明:磁控阴极内侧(靶材表面中部)的溅射等离子体主要参数(离子密度、电子密度及电子温度)在两种不同非平衡度磁场中都具有随靶基距增大而逐渐减小的趋势,大量带电粒子从磁控阴极外端向远离靶材表面的区域运动;K为2.78时的等离子体参数在靶材表面的刻蚀环正上方60 mm范围内明显高于K为6.41时,前者靶材表面的磁感应强度大于后者;向外发散的磁力线数量随K值的增大而增多。     

矩形平面磁控溅射阴极的磁场模拟及结构设计

文章模拟分析了结构参数对磁控溅射阴极磁场分布的影响,设计了一种新型的矩形平面磁控溅射阴极,并对设计的阴极磁场进行模拟分析,结果表明有效提高了靶材表面磁场分布的均匀性.采用在阳极框内侧安装高磁导率的导磁板的方法,改变了阴极体和阳极框之间缝隙的磁场分布,解决了缝隙处的连续放电现象.本研究为磁控溅射阴极的设计提供了依据.     

纳米孔氮化镓材料的制备和研究

介绍了一种在氮化镓外延片表面制备得到孔径为纳米量级的多孔结构的工艺.用电化学方法制备出孔径为纳米量级的多孔阳极氧化铝模板作为掩模,经过电感耦合等离子体(ICP)刻蚀制备得到纳米孔氮化镓材料.孔的大小和孔间距可以通过改变阳极氧化条件来控制,改变刻蚀时间可以控制孔深.刻蚀所用气体为氯气和惰性气体的混合物.扫描电镜照片显示,掩模图形能够很好地转移到GaN材料上.刻蚀后的材料经光荧光谱(PL Spectra)谱和Raman散射谱测试,显示出良好的光学特性,并在一定程度上释放了应力.     

第十九讲 真空溅射镀膜

<正>(接2016年第1期第80页)b.组合磁路改进磁场结构,用组合磁场代替传统的单一磁场,其目的是更有利于放电的稳定(离化率高)和增宽靶材的刻蚀区,提高靶材的利用率。图42是传统磁控源的磁场结构原理图。为单一磁路系统,磁力线的方向都是垂直靶面的,依靠磁力线在空间弯曲,在拱形磁力线的顶部形     

靶材刻蚀对磁控溅射制备ZnO:Al薄膜性能空间分布的影响

采用未经使用和经长时间使用后的新旧掺铝氧化锌(AZO)圆形平面陶瓷靶,直流磁控溅射制备AZO薄膜,基片分别正对靶材水平放置和立在屏蔽罩旁竖直放置,并通过X射线衍射仪、霍尔效应测试系统、光学椭偏仪等设备分析其结构和光电性能,系统地研究靶材刻蚀对磁控溅射制备AZO薄膜性能空间分布的影响。研究表明,氧负离子是造成靶材刻蚀导致薄膜性能空间差异的主要原因,对于水平放置径向分布的AZO薄膜,采用新靶制备时,靶材刻蚀位置处,氧负离子对薄膜损伤作用最大,(002)晶面间距增大,电学性能最差,而在正对靶中心及其他位置处电学性能较佳,随着靶材刻蚀的加深,氧负离子对正对靶中心位置处的薄膜损伤作用最大,结晶性能和电学性能最差;而对于竖直放置纵向分布的AZO薄膜,由于受氧负离子作用弱,采用新旧靶制备的薄膜性能分布规律相似,薄膜电学和结晶性能较水平放置均有所提升,某些位置处电阻率可达(7~8)×10~(-4)Ω·cm,但可见光透过率有所下降。     

离子束刻蚀的束流回路控制

离子束刻蚀是70年代迅速发展起来的一种超精细加工新技术,它是利用离子束轰击固体表面的溅射现象,刻蚀固体表面,利用掩模,可加工出各种精细图形。在缺乏深度终点控制器的情况下,离子束流的稳定度关系到加工深度的精确控制,是离子束刻蚀机的重要指标。影响束流稳定的因素很多,如工作气体流量,阳极电压,真空室温度变化,阴极灯丝的蒸发,离子源栅极引出系统热变形等。因而提高束流稳定度是个重要而困难的问题。我们利用离子束刻蚀工艺制作沟槽栅声表面波器件,为了满足器件对沟槽深度分布的精度要求,需要提高束流稳定度,为此我们采用了束流回路控制方法。这方法是利用束流采样控制     

磁控溅射矩形靶磁场的优化设计

磁控溅射靶材的利用率在降低生产成本中起着重要作用.正交的靶电磁场能显著地延长电子的运动路程,增加同工作气体分子的碰撞几率,提高等离子体密度,使磁控溅射速率数量级的提高,因此靶面正交电磁场的分布将决定靶的烧蚀情况.提出了2种改善矩形平面靶磁场分布的方法,经过分析,这2种设计将拓宽靶面的刻蚀范围,提高靶材的利用率.     

语言标记理论中性别标记的不对称现象研究

本文运用标记理论原理，从词汇和称谓两方面对语言中性别标记的不对称现象进行了研究。结果表明，标记理论所阐述的语言的不对称性是普遍存在的，而性别标记上的不对称现象正是这种不对称性的突出表现。     

多层难熔金属的刻蚀工艺技术研究

分析了用反应离子刻蚀(RIE)系统刻蚀多层难熔金属的可行性.研究了用下电极表层为阳极氧化铝的RIE完整刻蚀Au/Pt/TiW/Ti四层金属时氧化铝在Ar/SF6和Ar/CF4等离子体中对聚合作用的影响.通过实验发现,下电极表面的氧化铝经氩离子溅射会参与化学反应并加剧SF6等离子体中的聚合作用,形成大量聚合物.而在CF4等离子体中,下电极氧化铝的影响较小,聚合作用较弱,有利于多层难熔金属的刻蚀.提出了用Ar/CF4/CF4 O2完整刻蚀Au/Pt/TiW/Ti四层金属的三步刻蚀工艺技术.应用三步刻蚀工艺技术刻蚀具有微细图形、多层难熔金属的器件芯片,获得了良好的刻蚀效果.     

低效应系数在铝电解生产中的实现探析

阳极效应是电解生产中的一种特殊现象,传统的电解理念认为阳极效应必须在一定的周期内发生,但随着现代工业的发展方向,节能降耗已逐步成为工业的主体,本文主要从大幅减少阳极效应的发生着眼,阐述了铝电解生产中实现低效应系数的途径及意义。     

硝酸作为阳极电解液在锌-铈液流电池中的应用

锌-铈液流电池是一种全新的液流电池体系。但由于铈阳极一侧的低溶解度,使得锌-铈电池在应用方面受到很大限制。使用硝酸作为铈阳极一侧电解液,可以增大铈的溶解度,从而大幅提升液流电池的储能量。随后对电池的充放电性能进行了测试,结果表明液流电池体系使用硝酸比甲磺酸作为阳极电解液,电池充放电性能更加稳定。     

肖特基二极管产品多层金属的湿法刻蚀及金属翘银问题的解决

肖特基二极管正面顶层金属结构设计为Ag、Ti、Ti-W、Ni-Cr四层金属,四层金属在单层湿法刻蚀过程中必须选择刻蚀本层不刻蚀其它层金属的化学品,由于是多层金属刻蚀,会出现过刻蚀现象,导致金属翘银,对于翘银现象采取正反向湿法刻蚀方法进行解决。     

等离子体低温刻蚀单晶硅高深宽比结构

等离子体低温刻蚀是一种针对高深宽比结构的干法刻蚀技术。本文在低温刻蚀单晶硅样品时得到典型的刻蚀结果为:各向异性值>0.99,硅刻蚀速率>1.5μm/min,对SiO2刻蚀选择比>75,说明该刻蚀方法很具竞争力。通过对载片台温度、反应气体配比、腔体气压和ICP线圈功率等工艺参数的系列实验分析,证明低温刻蚀高深宽比硅微结构必需一定的低温和氧,同时揭示出低温刻蚀过程的主要控制因素是离子轰击而非刻蚀表面的化学反应。本文还对刻蚀过程中刻蚀滞后和凹蚀现象的产生机理进行了分析讨论,指出介电质掩蔽层的充放电效应导致了凹蚀,而刻蚀滞后的诱因则与通常的刻蚀情况不同,主要是台阶对离子轰击的覆盖效应。     

超亲水和具有不同黏性的超疏水阳极氧化铝膜的制备

超亲水和超疏水表面在许多领域具有重要的应用价值。本工作对二步高场阳极氧化所制备的阳极氧化铝(AAO)膜进行了湿化学刻蚀及高温退火处理,研究了其表面浸润特性随后处理条件变化的特征。结果表明,AAO膜表面的水接触角(WCA)随着刻蚀时间的延长呈现先增大后减小最终趋于极小定值的变化规律;当刻蚀时间大于90 min时,AAO膜表面呈现出超亲水的特征(WCA10°);刻蚀不同时间的AAO膜经过高温退火后其WCA均大于未经过高温退火的AAO膜,且WCA随着刻蚀时间的延长而增大,特别是刻蚀时间为120～180 min时,AAO膜为超疏水高黏性的,而刻蚀时间为200 min的AAO膜则为超疏水(WCA150°)极低黏性的,其表面与水滴的平均接触时间只有4.6 ms;所制备的超疏水AAO膜具有很好的时间稳定性。本工作还对经后处理的AAO膜的浸润特性随后处理条件变化的机理进行了定性分析。这些研究结果为设计具有不同浸润特性的功能化固体表面提供了新的思路,具有很好的实际应用价值。     

圆柱形阳极层霍尔推力器的内磁极刻蚀研究北大核心CSCD

本文重点研究引起圆柱形阳极层霍尔推力器的内磁极刻蚀的入射离子能量和入射角分布,仿真中考虑入射离子能量和入射角分布大小的变化,进而得到相应的刻蚀速率。由仿真结果可知,放电电压400 V,阳极表面磁场强度175×10^(-4)T,中心最大刻蚀速率为3×10^(-9)m/s。磁场提高到205×10^(-9)T时,中心附近刻蚀速率增加到原来的1.3倍左右,边沿处的刻蚀速率基本相同。在175×10^(-9)T的磁场强度时,把放电电压从400提高到600 V时,中心附近的刻蚀速率从3×10^(-9)提高到12.1×10^(-9)m/s,刻蚀速率增加了4倍多。此仿真结果与150 h的实验结果一致。此研究方法和结果有助于圆柱形阳极层霍尔推力器的设计和寿命评估工作。