广州金属磁控溅射工艺 广东省科学院半导体研究所供应

脉冲磁控溅射是采用矩形波电压的脉冲电源代替传统直流电源进行磁控溅射沉积。脉冲磁控溅射可以有效地抑制电弧产生进而消除由此产生的薄膜缺陷，同时可以提高溅射沉积速率，降低沉积温度等一系列明显的优点，是溅射绝缘材料沉积的优先选择工艺过程。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。加在靶材上的脉冲电压与一般磁控溅射相同！为400~500V，电源频率在10~350KHz，在保证稳定放电的前提下，应尽可能取较低的频率。由于等离子体中的电子相对离子具有更高的能动性，因此正电压值只需要是负电压的10%~20%，就可以有效中和靶表面累积的正电荷。占空比的选择在保证溅射时靶表面累积的电荷能在正电压阶段被完全中和的前提下，广州金属磁控溅射工艺，尽可能提高占空，广州金属磁控溅射工艺，以实现电源的更大效率，广州金属磁控溅射工艺。空磁控溅射技术是指一种利用阴极表面配合的磁场形成电子陷阱，使E×B的作用下电子紧贴阴极表面飘移。广州金属磁控溅射工艺

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。广州金属磁控溅射工艺磁控溅射靶的非平衡磁场不只有通过改变内外磁体的大小和强度的永磁体获得，也有由两组电磁线圈产生。

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。电离原子更容易与薄膜工艺中涉及的其他粒子相互作用，因此更有可能在基底上沉积。

交流磁控溅射和直流溅射的区别如下：交流磁控溅射和直流溅射相比交流磁控溅射采用交流电源代替直流电源，解决了靶面的异常放电现象。交流溅射时，靶对真空室壁不是恒定的负电压，而是周期一定的交流脉冲电压。设脉冲电压的周期为T，在负脉冲T—△T时间间隔内，靶面处于放电状态，这一阶段和直流磁控溅射相似；靶面上的绝缘层不断积累正电荷，绝缘层上的场强逐步增大；当场强增大至一定限度后靶电位骤降为零甚至反向，即靶电位处于正脉冲△T阶段。在△T时间内，放电等离子体中的负电荷─电子向靶面迁移并中和了绝缘层表面所带的正电荷，使绝缘层内场强恢复为零，从而消除了靶面异常放电的可能性。溅射的金属膜通常能获得良好的光学性能、电学性能及某些特殊性能。广州金属磁控溅射工艺

磁铁有助于加速薄膜的生长，因为对原子进行磁化有助于增加目标材料电离的百分比。广州金属磁控溅射工艺

磁控溅射技术原理如下：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子沉积在基片上成膜。二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛伦兹力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长。在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，较终沉积在基片上。磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。电子的归宿不只只是基片，真空室内壁及靶源阳极也是电子归宿。但一般基片与真空室及阳极在同一电势。广州金属磁控溅射工艺

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