广州反应磁控溅射平台 广东省科学院半导体研究所供应

磁控溅射技术有：直流磁控溅射技术。为了解决阴极溅射的缺陷，人们在20世纪70年发出了直流磁控溅射技术，它有效地克服了阴极溅射速率低和电子使基片温度升高的弱点，因而获得了迅速发展和普遍应用。其原理是：在磁控溅射中，由于运动电子在磁场中受到洛仑兹力，广州反应磁控溅射平台，它们的运动轨迹会发生弯曲甚至产生螺旋运动，其运动路径变长，广州反应磁控溅射平台，因而增加了与工作气体分子碰撞的次数，使等离子体密度增大，广州反应磁控溅射平台，从而磁控溅射速率得到很大的提高，而且可以在较低的溅射电压和气压下工作，降低薄膜污染的倾向；另一方面也提高了入射到衬底表面的原子的能量，因而可以在很大程度上改善薄膜的质量。同时，经过多次碰撞而丧失能量的电子到达阳极时，已变成低能电子，从而不会使基片过热。因此磁控溅射法具有“高速、“低温”的优点。磁控溅射可以分为直流(DC)磁控溅射、中频(MF)磁控溅射、射频(RF)磁控溅射。广州反应磁控溅射平台

磁控溅射的工艺研究：1、传动速度。玻璃基片在阴极下的移动是通过传动来进行的。低传动速度使玻璃在阴极范围内经过的时间更长，这样就可以沉积出更厚的膜层。不过，为了保证膜层的均匀性，传动速度必须保持恒定。镀膜区内一般的传动速度范围为每分钟0~600英寸之间。根据镀膜材料、功率、阴极的数量以及膜层的种类的不同，通常的运行范围是每分钟90~400英寸之间。2、距离与速度及附着力。为了得到较大的沉积速率并提高膜层的附着力，在保证不会破坏辉光放电自身的前提下，基片应当尽可能放置在离阴极较近的地方。溅射粒子和气体分子的平均自由程也会在其中发挥作用。当增加基片与阴极之间的距离，碰撞的几率也会增加，这样溅射粒子到达基片时所具有的能力就会减少。所以，为了得到较大的沉积速率和较好的附着力，基片必须尽可能地放置在靠近阴极的位置上。广州射频磁控溅射磁控溅射属于辉光放电范畴，是利用阴极溅射原理进行镀膜。

高速率磁控溅射的一个固有的性质是产生大量的溅射粒子而获得高的薄膜沉积速率，高的沉积速率意味着高的粒子流飞向基片，导致沉积过程中大量粒子的能量被转移到生长薄膜上，引起沉积温度明显增加。由于溅射离子的能量大约70%需要从阴极冷却水中带走，薄膜的较大溅射速率将受到溅射靶冷却的限制。冷却不但靠足够的冷却水循环，还要求良好的靶材导热率及较薄膜的靶厚度。同时高速率磁控溅射中典型的靶材利用率只有20%～30%，因而提高靶材利用率也是有待于解决的一个问题。

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。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。

脉冲磁控溅射的分类如下：1、单向脉冲：单向脉冲正电压段的电压为零!溅射发生在负电压段。由于零电压段靶表面电荷中和效果不明显。2、双向脉冲：双向脉冲在一个周期内存在正电压和负电压两个阶段，在负电压段，电源工作于靶材的溅射，正电压段，引入电子中和靶面累积的正电荷，并使表面清洁，裸露出金属表面。双向脉冲更多地用于双靶闭合式非平衡磁控溅射系统，系统中的两个磁控靶连接在同一脉冲电源上，两个靶交替充当阴极和阳极。阴极靶在溅射的同时，阳极靶完成表面清洁，如此周期性地变换磁控靶极性，就产生了“自清洁”效应。直流磁控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。广州平衡磁控溅射

磁控溅射镀膜的应用领域：建材及民用工业中。广州反应磁控溅射平台

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。广州反应磁控溅射平台