广州直流磁控溅射分类 广东省科学院半导体研究所供应

磁控溅射包括很多种类。各有不同工作原理和应用对象。但有一共同点：利用磁场与电场交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。靶源分平衡式和非平衡式，平衡式靶源镀膜均匀，非平衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强，广州直流磁控溅射分类。平衡靶源多用于半导体光学膜，非平衡多用于磨损装饰膜。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。平衡态磁控阴极内外磁钢的磁通量大致相等，两极磁力线闭合于靶面，很好地将电子/等离子体约束在靶面附近，增加了碰撞几率，提高了离化效率，因而在较低的工作气压和电压下就能起辉并维持辉光放电，靶材利用率相对较高。但由于电子沿磁力线运动主要闭合于靶面，广州直流磁控溅射分类，基片区域所受离子轰击较小。非平衡磁控溅射技术，即让磁控阴极外磁极磁通大于内磁极，广州直流磁控溅射分类，两极磁力线在靶面不完全闭合，部分磁力线可沿靶的边缘延伸到基片区域，从而部分电子可以沿着磁力线扩展到基片，增加基片区域的等离子体密度和气体电离率。磁控溅射镀膜的应用领域：建材及民用工业中。广州直流磁控溅射分类

磁控溅射镀膜常见领域应用：1、一些不适合化学气相沉积的材料可以通过磁控溅射沉积，这种方法可以获得均匀的大面积薄膜。2、机械工业。如表面功能膜、超硬膜、自润滑膜等。这些膜能有效提高表面硬度、复合韧性、耐磨性和高温化学稳定性，从而大幅度提高产品的使用寿命。3、光领域。闭场非平衡磁控溅射技术也已应用于光学薄膜、低辐射玻璃和透明导电玻璃，特别是，透明导电玻璃普遍应用于平板显示器件、太阳能电池、微波和射频屏蔽器件和器件、传感器等。广州直流磁控溅射流程磁控溅射方法具有设备简单、易于控制、涂覆面积大、附着力强等优点。

磁控溅射技术原理如下：溅射镀膜的原理是稀薄气体在异常辉光放电产生的等离子体在电场的作用下，对阴极靶材表面进行轰击，把靶材表面的分子、原子、离子及电子等溅射出来，被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿一定的方向射向基体表面，在基体表面形成镀层。溅射镀膜较初出现的是简单的直流二极溅射，它的优点是装置简单，但是直流二极溅射沉积速率低；为了保持自持放电，不能在低气压下进行；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。增加的热阴极和阳极产生的热电子增强了溅射气体原子的电离，这样使溅射即使在低气压下也能进行；另外，还可降低溅射电压，使溅射在低气压，低电压状态下进行；同时放电电流也增大，并可单独控制，不受电压影响。在热阴极的前面增加一个电极，构成四极溅射装置，可使放电趋于稳定。但是这些装置难以获得浓度较高的等离子体区，沉积速度较低，因而未获得普遍的工业应用。

磁控溅射方法可用于制备多种材料，如金属、半导体、绝缘子等。它具有设备简单、易于控制、涂覆面积大、附着力强等优点。磁控溅射发展至今，除了上述一般溅射方法的优点外，还实现了高速、低温、低损伤。磁控溅射镀膜常见领域应用：1.各种功能薄膜：如具有吸收、透射、反射、折射、偏振等功能.例如，在低温下沉积氮化硅减反射膜以提高太阳能电池的光电转换效率；2.微电子：可作为非热镀膜技术，主要用于化学气相沉积(CVD).3.装饰领域的应用：如各种全反射膜和半透明膜；比如手机壳、鼠标等。磁控溅射镀膜产品优点：几乎所有材料都可以通过磁控溅射沉积，而不论其熔化温度如何。

磁控溅射靶材的原理如下：在被溅射的靶极与阳极之间加一个正交磁场和电场，在高真空室中充入所需要的惰性气体，永久磁铁在靶材料表面形成250～350高斯的磁场，同高压电场组成正交电磁场。在电场的作用下，Ar气电离成正离子和电子，靶上加有一定的负高压，从靶极发出的电子受磁场的作用与工作气体的电离几率增大，在阴极附近形成高密度的等离子体，Ar离子在洛仑兹力的作用下加速飞向靶面，以很高的速度轰击靶面，使靶上被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离靶面飞向基片淀积成膜。磁控溅射一般分为二种：直流溅射和射频溅射，其中直流溅射设备原理简单，在溅射金属时，其速率也快。而射频溅射的使用范围更为普遍，除可溅射导电材料外，也可溅射非导电的材料，同时还可进行反应溅射制备氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射频的频率提高后就成为微波等离子体溅射，如今，常用的有电子回旋共振型微波等离子体溅射。平衡靶源多用于半导体光学膜，非平衡多用于磨损装饰膜。广州磁控溅射工艺

磁控溅射靶材根据材料的成分不同，可分为金属靶材、合金靶材、无机非金属靶材等。广州直流磁控溅射分类

磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场，当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。高能电子不断与气体分子发生碰撞并向后者转移能量，使之电离而本身变成低能电子。这些低能电子较终沿磁力线漂移到阴极附近的阳极而被吸收，避免高能电子对极板的强烈轰击，消除了二极溅射中极板被轰击加热和被电子辐照引起的损伤，体现出磁控溅射中极板“低温”的特点。由于外加磁场的存在，电子的复杂运动增加了电离率，实现了高速溅射。磁控溅射的技术特点是要在阴极靶面附件产生与电场方向垂直的磁场，一般采用永久磁铁实现。广州直流磁控溅射分类

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