天津單靶磁控濺射技術(shù)

脈沖磁控濺射是采用矩形波電壓的脈沖電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流電源進行磁控濺射沉積。脈沖磁控濺射可以有效地抑制電弧產(chǎn)生進而消除由此產(chǎn)生的薄膜缺陷，同時可以提高濺射沉積速率，降低沉積溫度等一系列明顯的優(yōu)點，是濺射絕緣材料沉積的優(yōu)先選擇工藝過程。在一個周期內(nèi)存在正電壓和負電壓兩個階段，在負電壓段，電源工作于靶材的濺射，正電壓段，引入電子中和靶面累積的正電荷，并使表面清潔，裸露出金屬表面。加在靶材上的脈沖電壓與一般磁控濺射相同！為400~500V，電源頻率在10~350KHz，在保證穩(wěn)定放電的前提下，應盡可能取較低的頻率。由于等離子體中的電子相對離子具有更高的能動性，因此正電壓值只需要是負電壓的10%~20%，就可以有效中和靶表面累積的正電荷。占空比的選擇在保證濺射時靶表面累積的電荷能在正電壓階段被完全中和的前提下，盡可能提高占空，以實現(xiàn)電源的更大效率。直流磁控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。天津單靶磁控濺射技術(shù)

磁控濺射的工藝研究：1、磁場。用來捕獲二次電子的磁場必須在整個靶面上保持一致，而且磁場強度應當合適。磁場不均勻就會產(chǎn)生不均勻的膜層。磁場強度如果不適當，那么即使磁場強度一致也會導致膜層沉積速率低下，而且可能在螺栓頭處發(fā)生濺射。這就會使膜層受到污染。如果磁場強度過高，可能在開始的時候沉積速率會非常高，但是由于刻蝕區(qū)的關(guān)系，這個速率會迅速下降到一個非常低的水平。同樣，這個刻蝕區(qū)也會造成靶的利用率比較低。2、可變參數(shù)。在濺射過程中，通過改變改變這些參數(shù)可以進行工藝的動態(tài)控制。這些可變參數(shù)包括：功率、速度、氣體的種類和壓強。江西智能磁控濺射技術(shù)磁控濺射是在外加電場的兩極之間引入一個磁場。

磁控濺射靶材的原理如下：在被濺射的靶極與陽極之間加一個正交磁場和電場，在高真空室中充入所需要的惰性氣體，永久磁鐵在靶材料表面形成250～350高斯的磁場，同高壓電場組成正交電磁場。在電場的作用下，Ar氣電離成正離子和電子，靶上加有一定的負高壓，從靶極發(fā)出的電子受磁場的作用與工作氣體的電離幾率增大，在陰極附近形成高密度的等離子體，Ar離子在洛侖茲力的作用下加速飛向靶面，以很高的速度轟擊靶面，使靶上被濺射出來的原子遵循動量轉(zhuǎn)換原理以較高的動能脫離靶面飛向基片淀積成膜。磁控濺射一般分為二種：直流濺射和射頻濺射，其中直流濺射設備原理簡單，在濺射金屬時，其速率也快。而射頻濺射的使用范圍更為普遍，除可濺射導電材料外，也可濺射非導電的材料，同時還可進行反應濺射制備氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射頻的頻率提高后就成為微波等離子體濺射，如今，常用的有電子回旋共振型微波等離子體濺射。

反應磁控濺射是以金屬、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)。能夠控制鍍層的厚度，同時可通過改變參數(shù)條件控制組成薄膜的顆粒大小。

磁控濺射的基本原理是利用Ar一O2混合氣體中的等離子體在電場和交變磁場的作用下，被加速的高能粒子轟擊靶材表面，能量交換后，靶材表面的原子脫離原晶格而逸出，轉(zhuǎn)移到基體表面而成膜。磁控濺射的特點是成膜速率高，基片溫度低，膜的粘附性好，可實現(xiàn)大面積鍍膜。該技術(shù)可以分為直流磁控濺射法和射頻磁控濺射法。磁控濺射設備一般根據(jù)所采用的電源的不同又可分為直流濺射和射頻濺射兩種。直流磁控濺射的特點是在陽極基片和陰極靶之間加一個直流電壓，陽離子在電場的作用下轟擊靶材，它的濺射速率一般都比較大。磁控濺射沉積速度快、基材溫升低、對膜層的損傷小。磁控濺射

有些鍍膜要用到射頻電源，如功率大，需做好屏蔽處理。天津單靶磁控濺射技術(shù)

磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個正交電磁場，當濺射產(chǎn)生的二次電子在陰極位降區(qū)內(nèi)被加速為高能電子后，并不直接飛向陽極，而是在正交電磁場作用下作來回振蕩的近似擺線的運動。高能電子不斷與氣體分子發(fā)生碰撞并向后者轉(zhuǎn)移能量，使之電離而本身變成低能電子。這些低能電子較終沿磁力線漂移到陰極附近的陽極而被吸收，避免高能電子對極板的強烈轟擊，消除了二極濺射中極板被轟擊加熱和被電子輻照引起的損傷，體現(xiàn)出磁控濺射中極板“低溫”的特點。由于外加磁場的存在，電子的復雜運動增加了電離率，實現(xiàn)了高速濺射。磁控濺射的技術(shù)特點是要在陰極靶面附件產(chǎn)生與電場方向垂直的磁場，一般采用永久磁鐵實現(xiàn)。天津單靶磁控濺射技術(shù)

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