新浪博客

射频电源介绍与应用之一（射频电源的工作原理和射频溅射）

2014-06-26 16:18阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2528214204

射频收发核心电路射频即Radio Frequency，通常缩写为RF。表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300KHz～30GHz之间。射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。

射频匹配器的工作原理
匹配器是根据用户负载的变化而调节自己的参数（电感与电容）达到阻抗匹配的目的，以减少反射的目的！

射频电源区别于其他直流电源，偏压电源，中频电源的优势

射频溅射是适用于各种金属和非金属材料的一种溅射沉积方法。由于直流溅射（含磁控溅射）在溅射靶上加负电压，因而就只能溅射导体材料，溅射绝缘靶时，由于放电不能持续而不能溅射绝缘物质。为了沉积介质薄膜，采用高频电源将使溅射过程摆脱靶材导电性的限制。通常采用的射频频率为13.56MHz。 当交流电源的频率低于50kHz时，气体放电的情况与直流时候的相比没有根本的改变。当频率超过50kHz以后，放电过程开始出现变化：1、在两极之间不断振荡运动的电子可从高频电场中获得足够的能量并使得气体分子电离，而由电离过程产生的二次电子对于维持放电的重要性相对下降。2、高频电场可以经由其它阻抗耦合进入沉淀室，而不必再要求电极一定要是导体。也可以认为，由于所用电源是射频的，射频电流可以通过绝缘体两面间的电容而流动，从而能对绝缘体进行溅射。但用金属靶时，与上述绝缘靶的情况不同，靶上没有自偏压作用的影响，只有靶处在负电位的半周期内溅射才能发生。所以，在普通射频溅射装置中要在靶上串接一个电容，以隔断直流成分，这样金属靶也能受到自偏压作用的影响。

一 射频溅射的特点及优势
用交流电源代替直流电源就构成了交流溅射系统，由于常用的交流电源的频率在射频段。如13.56MHz，所以称为射频溅射。
在直流射频装置中如果使用绝缘材料靶时，轰击靶面得正离子会在靶面上累积，使其带正电，靶电位从而上升，使得电极间的电场逐渐变小，直至辉光放电熄灭和溅射停止，所以直流溅射装置不能用来溅射沉积绝缘介质薄膜。为了溅射沉积绝缘材料，人们将直流电源换成交流电源。由于交流电源的正负性发生周期交替，当溅射靶处于正半周时，电子流向靶面，中和其表面积累的正电荷，并且积累电子，使其表面呈现负偏压，导致在射频电压的负半周期时吸引正离子轰击靶材，从而实现溅射。由于离子比电子质量大，迁移率小，不像电子那样很快地向靶表面集中，所以靶表面的点位上升缓慢，由于在靶上会形成负偏压，所以射频溅射装置也可以溅射导体靶。
在射频溅射装置中，等离子体中的电子容易在射频场中吸收能量并在电场内振荡，因此，电子与工作气体分子碰撞并使之电离产生离子的概率变大，故使得击穿电压、放电电压及工作气压显著降低。

溅射特点：
1、可在低气压下进行，溅射速率高。
2、不仅可溅射金属靶，也可溅射绝缘靶，可以把导体，半导体，绝缘体中的任意材料薄膜化。
3、必须十分注意接地问题。
近年来，射频溅射在研制大规模集电路绝缘膜、压电声光功能膜、化合物半导体膜及高温超导膜等方面有重要应用。

二 射频应用PECVD ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ) -- 等离子体增强化学气相沉积法
PECVD：是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD).

射频电源介绍与应用之一（射频电源的工作原理和射频溅射）

实验机理：是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出高质量SiO2薄膜、Si3N4薄膜、类金刚石薄膜、硬质薄膜、光学薄膜和炭纳米管（CNT）等。薄膜。

优点：


基本温度低；沉积速率快；成膜质量好，针孔较少，不易龟裂。
几种PECVD装置
图（a）是一种最简单的电感耦合产生等离子体的PECVD装置，可以在实验室中使用。
图（b）它是一种平行板结构装置。衬底放在具有温控装置的下面平板上，压强通常保持在133Pa左右，射频电压加在上下平行板之间，于是在上下平板间就会出现电容耦合式的气体放电，并产生等离子体。
图（c）是一种扩散炉内放置若干平行板、由电容式放电产生等离子体的PECVD装置。它的设计主要为了配合工厂生产的需要，增加炉产量。

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享