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新一代半导体技术-真空镀膜技术的现状及发展趋势

2022/9/16

随着可持续发展观的深入普及和社会经济的快速发展,经济与环保协同发展成为当下企业发展和科技创新的主要趋势。传统的通电镀膜技术会产生较大的污染,且镀膜质量不高,经济效益低下,已逐渐退出历史舞台,取而代之的是技术更加先进、镀膜质量更加优秀的真空镀膜技术。真空镀膜技术始于20世纪30年代,当前真空镀膜技术已从实验室走向了工厂,实现了大规模生产,在光伏、建筑、装饰、通讯、照明等工业领域得到了广泛的应用。



真空镀膜技术是指在真空环境下,通过蒸发金属等固体材料,使其气态化并附着到产品物件的表面,形成一层均匀的薄膜,增强产品的抗腐蚀性、美观性等。从整体来看,真空镀膜技术较传统的电镀方法,在成本、环保、产品质量、装饰效果、能源消耗等方面具有较大优势,是一门拥有光明发展前景的新兴技术。



真空镀膜设备,主要指一类需要在较高真空度下进行的镀膜,具体包括很多种类,包括真空离子蒸发磁控溅射MBE 分子束外延,PLD 激光溅射沉积等很多种。蒸发镀膜一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来。并且沉降在基片表面,通过成膜过程(散点-岛状结构-迷走结构-层状生长)形成薄膜。对于溅射类镀膜,可以简单理解为利用电子或高能激光轰击靶材,并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来,并且最终沉积在基片表面,经历成膜过程,最终形成薄膜。



真空镀膜主要有两种方法:热蒸发镀膜法和磁控溅射法,本次小编就主要介绍下热蒸发镀膜设备做个事例吧。



高真空电子束蒸发镀膜机是在高真空条件下,采用电子束轰击材料加热蒸发的方法,在衬底上镀制各种金属、氧化物、导电薄膜、光学薄膜、半导体薄膜、铁电薄膜、超硬膜等;可镀制混合物单层膜、多层膜或掺杂膜;可镀各种高熔点材料。



可用于生产、科学实验及教学,可根据用户要求专门订制。



可根据用户使用要求,选配石英晶体膜厚自动控制及光学膜厚自动控制两种方式, 通过PLC 和工控机联合实现对整个镀膜过程的全程自动控制, 包括真空系统、烘烤系统、蒸发过程和膜层厚度的监控功能等,从而提高了工作效率和保证产品质量的一致性和稳定性。



设备特点



设备具有真空度高、抽速快、基片装卸方便的特点,配备 E 型电子束蒸发源和电阻蒸发源。PID自动控温,具有成膜均匀、放气量小和温度均匀的优点。



可根据用户使用要求,选配石英晶体膜厚自动控制及光学膜厚自动控制两种方式,通过PLC和工控机联合实现对整个镀膜过程的全程自动控制,包括真空系统、烘烤系统、蒸发过程和膜层厚度的监控功能等,从而提高了工作效率和保证产品质量的一致性和稳定性。



真空性能



极限真空:7×10^-5Pa~7×10^-6Pa



设备总体漏放率:关机12小时,≤10Pa



恢复工作真空时间短,大气至7×10-4Pa≤30分钟;



设备构成



E 型电子束蒸发枪、电阻热蒸发源组件(可选配)、样品掩膜挡板系统、真空获得系统及真空测量系统、分子泵真空机组或低温泵真空机组、旋转基片加热台、工作气路、样品传递机构,膜厚控制系统、电控系统、恒温冷却水系统等组成。



可选件:膜厚监控仪,恒温制冷水箱。



热蒸发源种类及配置



E 型电子束蒸发系统:1套



功率 :6kW~10kW 其它功率(可根据用户要求选配)



坩埚 :1~8只 可根据用户要求选配



电阻热蒸发源组件: 1~4套 (可根据用户要求配装)



电阻热蒸发源种类



-钽(钨或钼)金属舟热蒸发源组件



-石英舟热蒸发源组件



-钨极或钨蓝热蒸发源组件



-钽炉热蒸发源组件(配氮化硼坩埚或陶瓷坩埚)



-束源炉热蒸发组件(配石英坩埚或氮化硼坩埚)



操作方式



手动、半自动。



真空镀膜的现状及发展趋势



真空镀膜在材料上的选择较传统镀膜方式更加自由,最常用的有金属单质、合金和金属化合物。目前,市场上用金属铝作为镀膜材料的产品众多,主要是因为金属铝具有较低的熔点并且能够很好地对光进行反射,同时作为金属,铝还具有较好的耐腐蚀性能,延展性优良等优点,在镀膜工程中,操作方便,对被镀产品影响较小。高纯度的铝对比其他金属单质来说,在价格上也比较低。



随着科学技术不断更新,技术瓶颈的不断突破,真空镀膜技术也会不断地变革更新,在未来会与微电子器件及纳米技术等高科技相结合,形成一套相关的检查方法和实用技术,而电子束蒸发源将会成为真空镀膜技术中最常用的镀膜材料加热方法和发展趋势……



在未来,随着真空镀膜技术的不断推广和国家政策的进一步倾斜,真空镀膜技术会历久弥新,不断改进,日趋完善,同时也会具有更加广阔的市场前景。



据相关数据统计:2021年全球PVD真空镀膜设备市场规模241亿元,预计未来持续保持平稳增长的态势,到2028年市场规模将接近316亿元。

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