广州金属磁控溅射分类 广东省科学院半导体研究所供应

在第三代半导体材料制备中，该研究所通过单步磁控溅射工艺实现了关键技术突破。针对蓝宝石衬底上 GaN 材料生长时氧元素扩散导致的 n 型导电特性问题，研究团队创新性地采用磁控溅射技术引入 10nm 超薄 AlN 缓冲层，构建高效界面调控机制。 终制备的 GaN 外延层模板位错密度低至 2.7×10⁸ cm⁻²，方块电阻高达 2.43×10¹¹ Ω/□，兼具低位错密度与半绝缘特性。这一成果摒弃了传统掺杂技术带来的金属偏析、电流崩塌等弊端，不仅简化了外延工艺，更使材料利用率提升 30% 以上，大幅降低了高频高功率电子器件的制备成本。在一定温度下，在真空当中，蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中所表现出的压力， 称该物质的饱和蒸气压。广州金属磁控溅射分类

针对深紫外光电子器件的 材料需求，研究所开展了磁控溅射制备 AlN 薄膜的专项研究。借鉴异质外延技术思路，在不同晶面取向的蓝宝石衬底上采用反应磁控溅射沉积 AlN 薄膜，并结合高温退火工艺优化晶体质量。研究发现，经 1700℃退火后，c 面蓝宝石衬底上的 AlN（0002）摇摆曲线半高宽低至 68 arsec，点缺陷密度 降低，深紫外透射率大幅提升。该技术为制备大尺寸、高质量的非极性 AlN 薄膜提供了新途径，有望解决深紫外器件中的极化电荷积累问题。广州磁控溅射流程磁控溅射过程中，需要避免靶材的过度磨损和消耗。

针对磁控溅射的靶材利用率低问题，研究所开发了旋转磁控溅射与磁场动态调整相结合的技术方案。通过驱动靶材旋转与磁芯位置的实时调节，使靶材表面的溅射蚀坑从传统的环形分布变为均匀消耗，利用率从 40% 提升至 75%。配套设计的靶材冷却系统有效控制了溅射过程中的靶材温升，避免了高温导致的靶材变形。该技术已应用于 ITO 靶材的溅射生产，单靶材的镀膜面积从 100m² 提升至 200m²， 降低了透明导电膜的制备成本。该研究所将磁控溅射技术与微纳加工工艺结合，开发了半导体器件的集成制备方案。在同一工艺平台上，通过磁控溅射沉积金属电极、射频磁控溅射制备绝缘层、反应磁控溅射形成功能薄膜，实现了器件结构的一体化制备。以深紫外 LED 器件为例，通过磁控溅射制备的 AlN 缓冲层与 ITO 透明电极协同优化，使器件的光输出功率提升 35%，反向击穿电压超过 100V。该集成工艺减少了器件转移过程中的污染风险，良率从 75% 提升至 90%，为半导体器件的高效制造提供了全新路径。

在磁控溅射设备的国产化升级方面，研究所完成了 部件的自主研发与系统集成。其设计的磁场发生单元采用多极永磁体阵列布局，通过有限元模拟优化磁场分布，使靶材表面等离子体密度均匀性提升 40%，有效抑制了 “靶中毒” 与局部过热现象。配套开发的真空控制系统可实现 10⁻⁵ Pa 级高真空环境的快速建立，抽真空时间较传统设备缩短 30%。该套磁控溅射设备已通过多家半导体企业验证，在薄膜沉积速率与质量稳定性上达到进口设备水平，价格 为同类进口产品的 60%。磁控溅射制备的薄膜可以用于制备太阳能电池和LED等器件。

在光学薄膜制备领域，广东省科学院半导体研究所的射频磁控溅射技术展现出独特优势。针对非导电光学功能材料的沉积难题，团队优化了射频电源参数与真空腔体环境，通过精确控制氩气流量与溅射功率，在玻璃及柔性基底上实现了高透明度、低损耗薄膜的可控制备。该技术特别适用于深紫外发光器件的窗口层制备，通过调控磁控溅射的沉积温度与靶基距，使薄膜吸收带边蓝移量达到 20nm 以上，深紫外透射率提升至 85%。相关成果已应用于 UV-LED 消毒设备， 提升了器件的光输出效率。磁控溅射工艺开发注重对沉积速率和膜层结构的调控，确保薄膜的功能性和耐用性符合科研及工业标准。广州磁控溅射流程

磁控溅射可用于多种材料，适用性较广，电子束蒸发则只能用于金属材料蒸镀，如W，Mo等的蒸镀较为困难。广州金属磁控溅射分类

在磁控溅射靶材的优化设计方面，研究所提出了基于磁场分布的梯度制备方案，并申请相关发明专利。其创新方法根据磁控溅射设备磁场强度分布特征，采用溶液涂布工艺对靶材进行差异化厚度设计 —— 磁场强区增加涂布厚度，弱区减小厚度，经 200-1500℃烧结后形成适配性靶材。这种设计使平面靶材的材料利用率从传统的 30%-40% 提升至 65% 以上，同时通过溶液加工与溅射沉积的协同，使薄膜致密度与附着力较直接溶液沉积法提升两倍以上。该技术有效解决了靶材消耗不均与薄膜质量不足的双重难题，降低了整体制备成本。广州金属磁控溅射分类