貴州單靶磁控濺射原理

磁控濺射概述：濺射是一種基于等離子體的沉積過程，其中高能離子向目標(biāo)加速。離子撞擊目標(biāo)，原子從表面噴射。這些原子向基板移動(dòng)并結(jié)合到正在生長(zhǎng)的薄膜中。磁控濺射是一種涉及氣態(tài)等離子體的沉積技術(shù)，該等離子體產(chǎn)生并限制在包含要沉積的材料的空間內(nèi)。靶材表面被等離子體中的高能離子侵蝕，釋放出的原子穿過真空環(huán)境并沉積到基板上形成薄膜。在典型的濺射沉積工藝中，腔室首先被抽真空至高真空，以較小化所有背景氣體和潛在污染物的分壓。達(dá)到基本壓力后，包含等離子體的濺射氣體流入腔室，并使用壓力控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)總壓力-通常在毫托范圍內(nèi)。磁控濺射的優(yōu)點(diǎn)：基板低溫性。貴州單靶磁控濺射原理

特殊濺射沉積技術(shù)：以上面幾種做基礎(chǔ)，為達(dá)到某些特殊目的而產(chǎn)生的濺射技術(shù)。1、反應(yīng)濺射：可分為兩類，第一種情況是靶為純金屬、合金或混合物，通入的氣體是反應(yīng)氣體，或Ar加上一部分反應(yīng)氣體；第二種情況是靶為化合物，在純氬氣氣氛中濺射產(chǎn)生分解，使膜內(nèi)缺少一種或多種靶成分，在濺射時(shí)需要補(bǔ)充反應(yīng)氣體以補(bǔ)償損失的成分。常用的反應(yīng)氣體有氧、氮、氧+氮、乙炔、甲烷等。1）反應(yīng)過程，反應(yīng)發(fā)生在表面--靶或基體上，活性氣體也可以形成活性基團(tuán)，濺射原子與活性基團(tuán)碰撞也會(huì)形成化合物沉積在基體上。當(dāng)通入的反應(yīng)氣體壓強(qiáng)很低，或靶的濺射產(chǎn)額很高時(shí)化合物的合成發(fā)生在基體上，而且化合物的成分取決于濺射粒子和反應(yīng)氣體到達(dá)基體的相對(duì)速度，這種條件下，靶面的化學(xué)反應(yīng)消失或者是化合物分解的速度遠(yuǎn)大于合成的速度；當(dāng)氣體壓強(qiáng)繼續(xù)升高，或?yàn)R射產(chǎn)額降低時(shí)化合反應(yīng)達(dá)到某個(gè)域值，此后在靶上的化學(xué)合成速度大于逸出速度，認(rèn)為化合物在靶面進(jìn)行。北京高溫磁控濺射處理磁控濺射技術(shù)在光學(xué)薄膜(如增透膜)、低輻射玻璃和透明導(dǎo)電玻璃等方面也得到應(yīng)用。

非平衡磁控濺射離子轟擊在鍍膜前可以起到清洗工件的氧化層和其他雜質(zhì)，活化工件表面的作用，同時(shí)在工件表面上形成偽擴(kuò)散層，有助于提高膜層與工件表面之間的結(jié)合力。在鍍膜過程中，載能的帶電粒子轟擊作用可達(dá)到膜層的改性目的。比如，離子轟擊傾向于從膜層上剝離結(jié)合較松散的和凸出部位的粒子，切斷膜層結(jié)晶態(tài)或凝聚態(tài)的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)，從而生更致密，結(jié)合力更強(qiáng)，更均勻的膜層，并可以較低的溫度下鍍出性能優(yōu)良的鍍層。非平衡磁控濺射技術(shù)的運(yùn)用，使平衡磁控濺射遇到的沉積致密、成分復(fù)雜薄膜的問題得以解決。

磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個(gè)正交電磁場(chǎng)。當(dāng)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(chǎng)作用下作來回振蕩的近似擺線的運(yùn)動(dòng)。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(duì)極板的強(qiáng)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(diǎn)。由于外加磁場(chǎng)的存在，電子的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)增加了電離率，實(shí)現(xiàn)了高速濺射。磁控濺射的技術(shù)特點(diǎn)是要在陰極靶面附件產(chǎn)生與電場(chǎng)方向垂直的磁場(chǎng)，一般采用永久磁鐵實(shí)現(xiàn)。磁控濺射的優(yōu)點(diǎn)：沉積速率高。

磁控濺射的工藝研究：1、磁場(chǎng)：用來捕獲二次電子的磁場(chǎng)必須在整個(gè)靶面上保持一致，而且磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)合適。磁場(chǎng)不均勻就會(huì)產(chǎn)生不均勻的膜層。磁場(chǎng)強(qiáng)度如果不適當(dāng)，那么即使磁場(chǎng)強(qiáng)度一致也會(huì)導(dǎo)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(huì)使膜層受到污染。如果磁場(chǎng)強(qiáng)度過高，可能在開始的時(shí)候沉積速率會(huì)非常高，但是由于刻蝕區(qū)的關(guān)系，這個(gè)速率會(huì)迅速下降到一個(gè)非常低的水平。同樣，這個(gè)刻蝕區(qū)也會(huì)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(jìn)行工藝的動(dòng)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(qiáng)。磁控濺射是物理中氣相沉積的一種。浙江反應(yīng)磁控濺射分類

磁控濺射沉積速度快、基材溫升低、對(duì)膜層的損傷小。貴州單靶磁控濺射原理

特殊濺射沉積技術(shù)：反應(yīng)濺射參數(shù)與生成物性能的關(guān)系：在純Ar狀態(tài)下濺射沉積的時(shí)純鋁膜，當(dāng)?shù)獨(dú)獗灰胝婵帐液螅忻姘l(fā)生變化，隨氮?dú)獾牧坎粩嗌仙?，填充因子下降，膜?nèi)AlN含量上升，膜的介質(zhì)性提高，方塊電阻增加，當(dāng)?shù)獨(dú)膺_(dá)到某一值時(shí)，沉積膜就是純的AlN。同時(shí)電流不變的條件下，電壓下降，沉積速率降低。根據(jù)膜的導(dǎo)電性的高低可定性的將反應(yīng)濺射過程分為兩種模式--金屬模式和化合物模式，介乎兩者之間是過渡區(qū)。一般認(rèn)為膜的方塊電阻在1000之下是金屬模式，大于幾M為化合物模式。由于反應(yīng)氣體量的增加，靶面上會(huì)形成一層化合物，薄膜成分變化的同時(shí)沉積速率下降當(dāng)氣體量按原來增加量減少時(shí)，放電曲線及沉積速率都出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。貴州單靶磁控濺射原理

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