广州金属磁控溅射原理 广东省科学院半导体研究所供应

磁控溅射靶材镀膜过程中，影响靶材镀膜沉积速率的因素：溅射电流。磁控靶的溅射电流与溅射靶材表面的离子电流成正比，因此也是影响溅射速率的重要因素。磁控溅射有一个普遍规律，即在较佳气压下沉积速度较快。因此，在不影响薄膜质量和满足客户要求的前提下，从溅射良率考虑气体压力的较佳值是合适的。改变溅射电流有两种方法：改变工作电压或改变工作气体压力。溅射功率：溅射功率对沉积速率的影响类似于溅射电压。一般来说，广州金属磁控溅射原理，广州金属磁控溅射原理，提高磁控靶材的溅射功率可以提高成膜率。然而，这并不是一个普遍的规则。在磁控靶材的溅射电压低，溅射电流大的情况下，虽然平均溅射功率不低，但离子不能被溅射，广州金属磁控溅射原理，也不能沉积。前提是要求施加在磁控靶材上的溅射电压足够高，使工作气体离子在阴极和阳极之间的电场中的能量足够大于靶材的"溅射能量阈值"。磁控溅射的优点如下：沉积速率高。广州金属磁控溅射原理

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。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。广州高温磁控溅射优点磁控溅射是物理的气相沉积的一种，也是物理的气相沉积中技术较为成熟的。

磁控溅射设备的主要用途：1、各种功能性薄膜。如具有吸收、透射、反射、折射、偏光等作用的薄膜。例如，低温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、装饰领域的应用，如各种全反射膜及半透明膜等，如手机外壳，鼠标等。3、在微电子领域作为一种非热式镀膜技术，主要应用在化学气相沉积（CVD）或金属有机。4、化学气相沉积（CVD）生长困难及不适用的材料薄膜沉积，而且可以获得大面积非常均匀的薄膜。5、在光学领域：中频闭合场非平衡磁控溅射技术也已在光学薄膜（如增透膜）、低辐射玻璃和透明导电玻璃等方面得到应用。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、微波与射频屏蔽装置与器件、传感器等。6、在机械加工行业中，表面功能膜、超硬膜，自润滑薄膜的表面沉积技术自问世以来得到长足发展，能有效的提高表面硬度、复合韧性、耐磨损性和抗高温化学稳定性能，从而大幅度地提高涂层产品的使用寿命。

用磁控靶源溅射金属和合金很容易，点火和溅射很方便。这是因为靶，等离子体和被溅零件/真空腔体可形成回路。但若溅射绝缘体，则回路断了。于是人们采用高频电源，回路中加入很强的电容，这样在绝缘回路中靶材成了一个电容。但高频磁控溅射电源昂贵，溅射速率很小，同时接地技术很复杂，因而难大规模采用。为解决此问题，发明了磁控反应溅射。就是用金属靶，加入氩气和反应气体如氮气或氧气。当金属靶材撞向零件时由于能量转化，与反应气体化合生成氮化物或氧化物。中频交流磁控溅射在单个阴极靶系统中，与脉冲磁控溅射有同样的释放电荷、防止打弧作用。

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。射频磁控溅射，又称射频磁控溅射，是一种制备薄膜的工艺，特别是在使用非导电材料时。广州金属磁控溅射仪器

磁控溅射解决了二极溅射沉积速率低，等离子体离化率低等问题。广州金属磁控溅射原理

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。广州金属磁控溅射原理

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