广州专业磁控溅射用处 广东省科学院半导体研究所供应

磁控溅射是物理的气相沉积的一种，也是物理的气相沉积中技术较为成熟的。磁控溅射的工作原理是电子在电场的作用下，在飞向基材过程中与氩原子发生碰撞，电离出氩正离子和新的电子；新电子飞向基材，氩正离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射；在溅射粒子中，广州专业磁控溅射用处，中性的靶原子或分子沉积在基材上形成薄膜。磁控溅射技术制备的薄膜具有硬度高、强度大、耐磨性好、摩擦系数低、稳定性好等优点。磁控溅射镀膜工艺过程简单，对环境无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基材的结合力强。这种技术广泛应用于航空航天、电子，广州专业磁控溅射用处、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域，广州专业磁控溅射用处，是太阳选择性吸收涂层更理想的制备方法。磁控溅射成为镀膜工业主要技术之一。广州专业磁控溅射用处

磁控溅射的工艺研究：1、磁场。用来捕获二次电子的磁场必须在整个靶面上保持一致，而且磁场强度应当合适。磁场不均匀就会产生不均匀的膜层。磁场强度如果不适当，那么即使磁场强度一致也会导致膜层沉积速率低下，而且可能在螺栓头处发生溅射。这就会使膜层受到污染。如果磁场强度过高，可能在开始的时候沉积速率会非常高，但是由于刻蚀区的关系，这个速率会迅速下降到一个非常低的水平。同样，这个刻蚀区也会造成靶的利用率比较低。2、可变参数。在溅射过程中，通过改变改变这些参数可以进行工艺的动态控制。这些可变参数包括：功率、速度、气体的种类和压强。广州专业磁控溅射用途PVD镀膜技术主要分为三类：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。

磁控直流溅射法要求靶材能够将从离子轰击过程中得到的正电荷传递给与其紧密接触的阴极，从而该方法只能溅射导体材料，不适于绝缘材料。因为轰击绝缘靶材时，表面的离子电荷无法中和，这将导致靶面电位升高，外加电压几乎都加在靶上，两极间的离子加速与电离的机会将变小，甚至不能电离，导致不能连续放电甚至放电停止，溅射停止。故对于绝缘靶材或导电性很差的非金属靶材，须用射频溅射法。溅射过程中涉及到复杂的散射过程和多种能量传递过程：入射粒子与靶材原子发生弹性碰撞，入射粒子的一部分动能会传给靶材原子；某些靶材原子的动能超过由其周围存在的其它原子所形成的势垒（对于金属是5-10eV），从而从晶格点阵中被碰撞出来，产生离位原子；这些离位原子进一步和附近的原子依次反复碰撞，产生碰撞级联；当这种碰撞级联到达靶材表面时，如果靠近靶材表面的原子的动能大于表面结合能（对于金属是1-6eV），这些原子就会从靶材表面脱离从而进入真空。

磁控溅射的基本原理是利用Ar一O2混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。磁控溅射设备一般根据所采用的电源的不同又可分为直流溅射和射频溅射两种。直流磁控溅射的特点是在阳极基片和阴极靶之间加一个直流电压，阳离子在电场的作用下轰击靶材，它的溅射速率一般都比较大。脉冲磁控溅射是溅射绝缘材料沉积的优先选择工艺过程。

高能脉冲磁控溅射技术是利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生高溅射金属离化率的一种磁控溅射技术。电源与等离子体淹没离子注入沉积方法相结合，形成一种新颖的成膜过程与质量调控技术，是可应用于大型矩形靶的离化率可控磁控溅射新技术，填补了国内在该方向的研究空白。将高能冲击磁控溅射与高压脉冲偏压技术复合，利用其高离化率和淹没性的特点，通过成膜过程中入射粒子能量与分布的有效操控，实现高膜基结合力、高质量、高均匀性薄膜的制备。同时结合全新的粒子能量与成膜过程反馈控制系统，开展高离化率等离子体发生、等离子体的时空演变及荷能粒子成膜物理过程控制等方面的研究与工程应用。其中心技术具有自主知识产权，已申请相关发明专利两项。该项技术对实现PVD沉积关键瓶颈问题的突破具有重大意义，有助于提升我国在表面工程加工领域的国际竞争力。如在交通领域，该技术用于汽车发动机三部件，可降低摩擦25%，减少油耗3%；机械加工领域，沉积先进镀层可使刀具寿命提高2～10倍，加工速度提高30-70%。在直流二极溅射装置中增加一个热阴极和阳极，就构成直流三极溅射。广州专业磁控溅射用途

磁控阴极按照磁场位形分布不同，大致可分为平衡态磁控阴极和非平衡态磁控阴极。广州专业磁控溅射用处

PVD技术特征如下：在真空室内充入放电所需要的惰性气体，在高压电场作用下气体分子因电离而产生大量正离子。带电离子被强电场加速，便形成高能量的离子流轰击蒸发源材料。在离子轰击下，蒸发源材料的原子将离开固体表面，以高速度溅射到基片上并沉积成薄膜。RF溅射：RF溅射使用的频率约为13.56MHz，它不需要热阴极，能在较低的气压和较低的电压下进行溅射。RF溅射不只可以沉积金属膜，而且可以沉积多种材料的绝缘介质膜，因而使用范围较广。电弧离子镀：阴极弧技术是在真空条件下，通过低电压和高电流将靶材离化成离子状态，从而完成薄膜材料的沉积，该技术材料的离化率更高，薄膜性能更加优异。广州专业磁控溅射用处

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