广州单靶磁控溅射分类 广东省科学院半导体研究所供应

磁控溅射又称为高速低温溅射，在磁场约束及增强下的等离子体中的工作气体离子，在靶阴极电场的加速下，广州单靶磁控溅射分类，轰击阴极材料，使材料表面的原子或分子飞离靶面，穿越等离子体区以后在基片表面淀积、迁移较终形成薄膜。与二极溅射相比较，磁控溅射的沉积速率高，广州单靶磁控溅射分类，基片升温低，广州单靶磁控溅射分类，膜层质量好，可重复性好，便于产业化生产。它的发展引起了薄膜制备工艺的巨大变革。磁控溅射源在结构上必须具备两个基本条件：(1)建立与电场垂直的磁场；(2)磁场方向与阴极表面平行，并组成环形磁场。磁控溅射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。广州单靶磁控溅射分类

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。广州金属磁控溅射分类脉冲磁控溅射是溅射绝缘材料沉积的优先选择工艺过程。

磁控溅射的工艺研究：1、功率。每一个阴极都具有自己的电源。根据阴极的尺寸和系统设计，功率可以在0~150KW之间变化。电源是一个恒流源。在功率控制模式下，功率固定同时监控电压，通过改变输出电流来维持恒定的功率。在电流控制模式下，固定并监控输出电流，这时可以调节电压。施加的功率越高，沉积速率就越大。2、速度。另一个变量是速度。对于单端镀膜机，镀膜区的传动速度可以在每分钟0~600英寸之间选择。对于双端镀膜机，镀膜区的传动速度可以在每分钟0~200英寸之间选择。在给定的溅射速率下，传动速度越低则表示沉积的膜层越厚。3、气体。较后一个变量是气体，可以在三种气体中选择两种作为主气体和辅气体来进行使用。

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。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。磁控溅射镀膜产品优点：可以沉积合金和化合物的薄膜，同时保持与原始材料相似的组成。广州金属磁控溅射分类

磁控溅射是在低气压下进行高速溅射，为此需要提高气体的离化率。广州单靶磁控溅射分类

直流溅射的结构原理如下：真空室中装有辉光放电的阴极，靶材就装在此极表面上，接受离子轰击；安装镀膜基片或工件的样品台以及真空室接地，作为阳极。操作时将真空室抽至高真空后，通入氩气，并使其真空度维持在1.0Pa左右，再加上2-3kV的直流电压于两电极之上，即可产生辉光放电。此时，在靶材附近形成高密度的等离子体区，即负辉区该区中的离子在直流电压的加速下轰击靶材即发生溅射效应。由靶材表面溅射出来的原子沉积在基片或工件上，形成镀层。广州单靶磁控溅射分类