广州磁控溅射原理 广东省科学院半导体研究所供应

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，广州磁控溅射原理、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，广州磁控溅射原理，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，广州磁控溅射原理、微波和射频屏蔽器件和器件、传感器等。磁控溅射在靶材表面建立与电场正交磁场。广州磁控溅射原理

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。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，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，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。广州反应磁控溅射分类磁控溅射镀膜常见领域应用：各种功能薄膜。如具有吸收、透射、反射、折射、偏振等功能。

磁控溅射镀膜常见领域应用：1.一些不适合化学气相沉积(MOCVD)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(如增透膜)、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。

磁控溅射的工艺研究：溅射变量。电压和功率：在气体可以电离的压强范围内如果改变施加的电压，电路中等离子体的阻抗会随之改变，引起气体中的电流发生变化。改变气体中的电流可以产生更多或更少的离子，这些离子碰撞靶体就可以控制溅射速率。一般来说，提高电压可以提高离化率。这样电流会增加，所以会引起阻抗的下降。提高电压时，阻抗的降低会大幅度地提高电流，即大幅度提高了功率。如果气体压强不变，溅射源下的基片的移动速度也是恒定的，那么沉积到基片上的材料的量则决定于施加在电路上的功率。在VONARDENNE镀膜产品中所采用的范围内，功率的提高与溅射速率的提高是一种线性的关系。有些镀膜要用到射频电源，如功率大，需做好屏蔽处理。

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。磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其产生出Ar正离子。广州直流磁控溅射流程

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。广州磁控溅射原理

反应磁控溅射特点：(1)采用双靶中频电源解决反应磁控溅射过程中因阳极被绝缘介质膜覆盖而造成的等离子体不稳定现象，同时还解决了电荷积累放电的问题。(2)利用等离子发射谱监测等离子体中的金属粒子含量，调节反应气体流量使等离子体放电电压稳定，从而使沉积速率稳定。(3)使用圆柱形旋转靶减小绝缘介质膜的覆盖面积。(4)降低输入功率，并使用能够在放电时自动切断输出功率的智能电源抑制电弧。(5)反应过程与沉积过程分室进行，既能有效提高薄膜沉积速率，又能使反应气体与薄膜表面充分反应生成化合物薄膜。广州磁控溅射原理

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