半导体行业

磁控溅射镀膜仪工作原理

磁控溅射镀膜技术属于物理气相沉积（PVD）的一种。在真空环境下，向腔室内通入惰性气体（如氩气），在电场作用下，氩气被电离产生等离子体。此时，在靶材表面施加磁场，与电场形成正交电磁场。氩离子在电场加速下高速轰击靶材表面，靶材原子或分子在离子的撞击下获得足够能量，脱离靶材表面并向基底迁移，最终在半导体晶圆等衬底材料表面沉积形成薄膜。磁场对电子的约束作用是磁控溅射的关键，电子在正交电磁场中做螺旋运动，延长了在等离子体区域的停留时间，增加了与气体分子的碰撞概率，从而提高了等离子体的离化率，使得更多氩离子产生，显著提升了溅射效率。

磁控溅射镀膜仪在半导体领域的应用场景

1. 集成电路制造

金属互连层沉积：在先进制程芯片中，如 7nm 及以下制程，铜互连工艺广泛应用。磁控溅射用于沉积铜种子层，确保铜在晶圆表面均匀生长，为后续电镀铜工艺提供良好的基础，保障金属互连层的电气连接性能。同时，在铜互连结构中，还需要通过磁控溅射沉积扩散阻挡层，如氮化钛（TiN）薄膜，防止铜原子扩散到半导体材料中，影响芯片性能。

晶体管栅极金属化：晶体管栅极是控制电流的关键部件，对金属化层的精度和性能要求极高。磁控溅射能够精确控制薄膜的厚度和成分，在栅极区域沉积高质量的金属薄膜，如钨（W）、钼（Mo）等，满足栅极对导电性、稳定性和可靠性的要求，为实现芯片的高性能和低功耗提供保障。

2. 半导体封装

 基板镀膜：玻璃基板和陶瓷基板在半导体封装中应用越来越广泛。例如，鹏城半导体的生产型 TGV/TSV/TMV 高真空磁控溅射镀膜机，可用于玻璃基板和陶瓷基板的高密度通孔和盲孔的镀膜，深径比 > 10:1。该设备具备为基板镀膜工序 Cu/Ti 微结构，Au/TiW 传输导线双体系膜层淀积能力，为微系统集成密度提升提供支撑，推动了芯片小型化、高性能化的发展趋势。

芯片表面防护与连接：在芯片封装过程中，通过磁控溅射在芯片表面沉积金属薄膜或介质薄膜，可起到保护芯片、增强电气连接和提高散热性能的作用。例如，沉积铝（Al）薄膜用于芯片与封装引脚之间的电气连接，沉积氮化硅（Si₃N₄）等介质薄膜作为芯片表面的钝化层，防止芯片受到外界环境的侵蚀。

3. 传感器制造

敏感薄膜制备：在各类半导体传感器中，敏感薄膜是感知外界信号的关键部分。例如，在气体传感器中，通过磁控溅射沉积对特定气体具有吸附和反应特性的薄膜，如溅射 Pt 纳米颗粒，可提升燃料电池催化效率，同时也可用于制备对某些气体具有选择性吸附和电学性能变化的敏感薄膜，实现对气体浓度的高精度检测。在压力传感器中，通过磁控溅射在硅基片上沉积应变电阻薄膜，利用薄膜的压阻效应实现对压力的精确测量。

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