广州磁控溅射过程 广东省科学院半导体研究所供应

溅射技术是指使得具有一定能量的粒子轰击材料表面，使得固体材料表面的原子或分子分离，飞溅落于另一物体表面形成镀膜的技术。被粒子轰击的材料称为靶材，广州磁控溅射过程，而被镀膜的固体材料称为基片，广州磁控溅射过程。首先由极板发射出粒子，这些粒子一般是电子，接着使它们在外电场加速下与惰性气体分子一般是氩气分子（即Ar原子）碰撞，使得其电离成Ar离子和二次电子。Ar离子会受到电场的作用，以高速轰击靶材，使靶材表面原子或分子飞溅出去，落于基片表面沉积下来形成薄膜，广州磁控溅射过程。磁控溅射镀膜产品优点：几乎所有材料都可以通过磁控溅射沉积，而不论其熔化温度如何。广州磁控溅射过程

磁控溅射靶材的制备技术方法按生产工艺可分为熔融铸造法和粉末冶金法两大类，在靶材的制备过程中，除严格控制材料的纯度、致密度、晶粒度以及结晶取向之外，对热处理工艺条件、后续成型加工过程亦需要加以严格的控制，以保证靶材的质量。磁控溅射靶材的制备方法：1、熔融铸造法。与粉末冶金法相比，熔融铸造法生产的靶材产品杂质含量低，致密度高。2、粉末冶金法。通常，熔融铸造法无法实现难熔金属溅射靶材的制备，对于熔点和密度相差较大的两种或两种以上的金属，采用普通的熔融铸造法，一般也难以获得成分均匀的合金靶材；对于无机非金属靶材、复合靶材，熔融铸造法更是无能为力，而粉末冶金法是解决制备上述靶材技术难题的较佳途径。同时，粉末冶金工艺还具有容易获得均匀细晶结构、节约原材料、生产效率高等优点。广州平衡磁控溅射优点射频溅射采用射频光放电，磁控溅射采用环磁场控制的光放电。

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，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，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，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。磁控溅射又称为高速低温溅射。

磁控溅射的优点如下：1、沉积速度快、基材温升低、对膜层的损伤小；2、对于大部分材料，只要能制成靶材，就可以实现溅射；3、溅射所获得的薄膜与基片结合较好；4、溅射所获得的薄膜纯度高、致密度好、成膜均匀性好；5、溅射工艺可重复性好，可以在大面积基片上获得厚度均匀的薄膜；6、能够控制镀层的厚度，同时可通过改变参数条件控制组成薄膜的颗粒大小；7、不同的金属、合金、氧化物能够进行混合，同时溅射于基材上；8、易于实现工业化。这提高了薄膜工艺的效率，使它们能够在较低的压力下更快地生长。广州高温磁控溅射仪器

有些镀膜要用到射频电源，如功率大，需做好屏蔽处理。广州磁控溅射过程

真空磁控溅射为什么必须在真空环境？溅射过程是通过电能，使气体的离子轰击靶材，就像砖头砸土墙，土墙的部分原子溅射出来，落在所要镀膜的基体上的过程。如果气体太多，气体离子在运行到靶材的过程中，很容易跟路程中的其他气体离子或分子碰撞，这样就不能加速，也溅射不出靶材原子来。所以需要真空状态。而如果气体太少，气体分子不能成为离子，没有很多可以轰击靶材，所以也不行。只能选择中间值，有足够的气体离子可以轰击靶材，而在轰击过程中，不至于因为气体太多而相互碰撞致使失去太多的能量的气体量，所以必须在较为恒定的真空状态下。此状态根据气体分子直径和分子自由程计算。一般在0.2-0.5Pa之间。广州磁控溅射过程

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