吉林反應磁控濺射方案

真空磁控濺射技術的原理：濺射鍍膜的原理是稀薄氣體在異常輝光放電產(chǎn)生的等離子體在電場的作用下，對陰極靶材表面進行轟擊，把靶材表面的分子、原子、離子及電子等濺射出來，被濺射出來的粒子帶有一定的動能，沿一定的方向射向基體表面，在基體表面形成鍍層。濺射鍍膜較初出現(xiàn)的是簡單的直流二極濺射，它的優(yōu)點是裝置簡單，但是直流二極濺射沉積速率低；為了保持自持放電，不能在低氣壓下進行；在直流二極濺射裝置中增加一個熱陰極和陽極，就構成直流三極濺射。增加的熱陰極和陽極產(chǎn)生的熱電子增強了濺射氣體原子的電離，這樣使濺射即使在低氣壓下也能進行;另外，還可降低濺射電壓，使濺射在低氣壓，低電壓狀態(tài)下進行;同時放電電流也增大，并可單獨控制，不受電壓影響。在熱陰極的前面增加一個電極，構成四極濺射裝置，可使放電趨于穩(wěn)定。但是這些裝置難以獲得濃度較高的等離子體區(qū)，沉積速度較低，因而未獲得普遍的工業(yè)應用。磁控濺射沉積速度快、基材溫升低、對膜層的損傷小。吉林反應磁控濺射方案

反應磁控濺射：以金屬、合金、低價金屬化合物或半導體材料作為靶陰極，在濺射過程中或在基片表面沉積成膜過程中與氣體粒子反應生成化合物薄膜，這就是反應磁控濺射。反應磁控濺射普遍應用于化合物薄膜的大批量生產(chǎn)，這是因為(1)反應磁控濺射所用的靶材料和反應氣體純度很高，因而有利于制備高純度的化合物薄膜。(2)通過調(diào)節(jié)反應磁控濺射中的工藝參數(shù),可以制備化學配比或非化學配比的化合物薄膜，通過調(diào)節(jié)薄膜的組成來調(diào)控薄膜特性。(3)反應磁控濺射沉積過程中基板升溫較小，而且制膜過程中通常也不要求對基板進行高溫加熱，因此對基板材料的限制較少。(4)反應磁控濺射適于制備大面積均勻薄膜，并能實現(xiàn)單機年產(chǎn)上百萬平方米鍍膜的工業(yè)化生產(chǎn)。高質(zhì)量磁控濺射用途隨著工業(yè)的需求和表面技術的發(fā)展，新型磁控濺射如高速濺射、自濺射等成為磁控濺射領域新的發(fā)展趨勢。

磁控濺射是物理中氣相沉積的一種。一般的濺射法可被用于制備金屬、半導體、絕緣體等多材料，且具有設備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強等優(yōu)點。上世紀70年代發(fā)展起來的磁控濺射法更是實現(xiàn)了高速、低溫、低損傷。因為是在低氣壓下進行高速濺射，必須有效地提高氣體的離化率。磁控濺射通過在靶陰極表面引入磁場，利用磁場對帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺射率。磁控濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。入射粒子在靶中經(jīng)歷復雜的散射過程，和靶原子碰撞，把部分動量傳給靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成級聯(lián)過程。在這種級聯(lián)過程中某些表面附近的靶原子獲得向外運動的足夠動量，離開靶被濺射出來。

磁控濺射靶材的分類：根據(jù)材料的成分不同，靶材可分為金屬靶材、合金靶材、無機非金屬靶材等。其中無機非金屬靶材又可分為氧化物、硅化物、氮化物和氟化物等不同種類靶材。根據(jù)幾何形狀的不同，靶材可分為長方體形靶材、圓柱體靶材和不規(guī)則形狀靶材；此外，靶材還可以分為實心和空心兩種類型靶材。目前靶材較常用的分類方法是根據(jù)靶材應用領域進行劃分，主要包括半導體領域應用靶材、記錄介質(zhì)應用靶材、顯示薄膜應用靶材、光學靶材、超導靶材等。其中半導體領域用靶材、記錄介質(zhì)用靶材和顯示靶材是市場需求規(guī)模較大的三類靶材。磁控濺射法實現(xiàn)了高速、低溫、低損傷。

磁控直流濺射法要求靶材能夠?qū)碾x子轟擊過程中得到的正電荷傳遞給與其緊密接觸的陰極，從而該方法只能濺射導體材料，不適于絕緣材料。因為轟擊絕緣靶材時，表面的離子電荷無法中和，這將導致靶面電位升高，外加電壓幾乎都加在靶上，兩極間的離子加速與電離的機會將變小，甚至不能電離，導致不能連續(xù)放電甚至放電停止，濺射停止。故對于絕緣靶材或?qū)щ娦院懿畹姆墙饘侔胁?，須用射頻濺射法（RF）。濺射過程中涉及到復雜的散射過程和多種能量傳遞過程：入射粒子與靶材原子發(fā)生彈性碰撞，入射粒子的一部分動能會傳給靶材原子；某些靶材原子的動能超過由其周圍存在的其它原子所形成的勢壘（對于金屬是5-10eV），從而從晶格點陣中被碰撞出來，產(chǎn)生離位原子；這些離位原子進一步和附近的原子依次反復碰撞，產(chǎn)生碰撞級聯(lián)；當這種碰撞級聯(lián)到達靶材表面時，如果靠近靶材表面的原子的動能大于表面結合能（對于金屬是1-6eV），這些原子就會從靶材表面脫離從而進入真空。濺射所獲得的薄膜純度高、致密度好、成膜均勻性好。吉林單靶磁控濺射工藝

高能脈沖磁控濺射技術是利用較高的脈沖峰值功率和較低的脈沖占空比來產(chǎn)生濺射的一種磁控濺射技術。吉林反應磁控濺射方案

磁控濺射屬于輝光放電范疇，利用陰極濺射原理進行鍍膜。膜層粒子來源于輝光放電中，氬離子對陰極靶材產(chǎn)生的陰極濺射作用。氬離子將靶材原子濺射下來后，沉積到元件表面形成所需膜層。磁控原理就是采用正交電磁場的特殊分布控制電場中的電子運動軌跡，使得電子在正交電磁場中變成了擺線運動，因而大幅度增加了與氣體分子碰撞的幾率。磁控濺射目前是一種應用十分普遍的薄膜沉積技術,濺射技術上的不斷發(fā)展和對新功能薄膜的探索研究,使磁控濺射應用延伸到許多生產(chǎn)和科研領域。吉林反應磁控濺射方案

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