单靶磁控溅射技术

PVD技术常用的方法：PVD基本方法：真空蒸发、溅射、离子镀，以下介绍几种常用的方法。电子束蒸发：电子束蒸发是利用聚焦成束的电子束来加热蒸发源，使其蒸发并沉积在基片表面而形成薄膜。特征：真空环境；蒸发源材料需加热熔化；基底材料也在较高温度中；用磁场控制蒸发的气体，从而控制生成镀膜的厚度。溅射沉积：溅射是与气体辉光放电相联系的一种薄膜沉积技术。溅射的方法很多，有直流溅射、RF溅射和反应溅射等，而用得较多的是磁控溅射、中频溅射、直流溅射、RF溅射和离子束溅射。磁控溅射的优点：基板低温性。单靶磁控溅射技术

真空磁控溅射技术的特点：磁控溅射是由二极溅射基础上发展而来，在靶材表面建立与电场正交磁场，解决了二极溅射沉积速率低，等离子体离化率低等问题，成为镀膜工业主要方法之一。磁控溅射与其它镀膜技术相比具有如下特点：可制备成靶的材料广，几乎所有金属，合金和陶瓷材料都可以制成靶材；在适当条件下多元靶材共溅射方式，可沉积配比精确恒定的合金；在溅射的放电气氛中加入氧、氮或其它活性气体，可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜；通过精确地控制溅射镀膜过程，容易获得均匀的高精度的膜厚；通过离子溅射靶材料物质由固态直接转变为等离子态，溅射靶的安装不受限制，适合于大容积镀膜室多靶布置设计；溅射镀膜速度快，膜层致密，附着性好等特点，很适合于大批量，高效率工业生产。天津射频磁控溅射步骤磁控阴极按照磁场位形分布不同，大致可分为平衡态磁控阴极和非平衡态磁控阴极。

直流磁控溅射所用的电源是直流高压电源，通常在300～1000V，特点是溅射速率快，造价低，后期维修保养廉价。可是只能溅射金属靶材，假如靶材是绝缘体，随着溅射的深化，靶材会聚集很多的电荷，导致溅射无法持续。因而关于金属靶材通常用直流磁控溅射，因为造价廉价，结构简略，目前在工业上使用普遍。脉冲磁控溅射是采用脉冲电源或者直流电源与脉冲生成装置配合，输出脉冲电流驱动磁控溅射沉积。一般使用矩形波电压，既容易获得又有利于研究溅射放电等离子体的变化过程。工作模式与中频溅射。

真空磁控溅射技术是指一种利用阴极表面配合的磁场形成电子陷阱，使在E×B的作用下电子紧贴阴极表面飘移。设置一个与靶面电场正交的磁场，溅射时产生的快电子在正交的电磁场中作近似摆线运动，增加了电子行程，提高了气体的离化率，同时高能量粒子与气体碰撞后失去能量，基体温度较低，在不耐温材料上可以完成镀膜。这种技术是玻璃膜技术中的较优先技术，是由航天工业、兵器工业、和核工业三个方面相结合的优先技术的民用化，民用主要是通过这种技术达到节能、环保等作用。真空磁控溅射技术是指一种利用阴极表面配合的磁场形成电子陷阱。

真空磁控溅射镀膜工艺具备以下特点：1、沉积速率大。由于采用高速磁控电极，可获得的离子流很大，有效提高了此工艺镀膜过程的沉积速率和溅射速率。与其它溅射镀膜工艺相比，磁控溅射的产能高、产量大、于各类工业生产中得到普遍应用。2、功率效率高。磁控溅射靶一般选择200V-1000V范围之内的电压，通常为600V，因为600V的电压刚好处在功率效率的较高有效范围之内。3、溅射能量低。磁控靶电压施加较低，磁场将等离子体约束在阴极附近，可防止较高能量的带电粒子入射到基材上。真空磁控溅射镀膜特别适用于反应沉积镀膜。单靶磁控溅射技术

使用钻头的人射频磁控溅射过程的第一步是将基片材料置于真空中真空室。单靶磁控溅射技术

磁控溅射的工艺研究：1、气体环境：真空系统和工艺气体系统共同控制着气体环境。首先，真空泵将室体抽到一个高真空。然后，由工艺气体系统充入工艺气体，将气体压强降低到大约2X10-3torr。为了确保得到适当质量的同一膜层，工艺气体必须使用纯度为99.995%的高纯气体。在反应溅射中，在反应气体中混合少量的惰性气体可以提高溅射速率。2、气体压强：将气体压强降低到某一点可以提高离子的平均自由程、进而使更多的离子具有足够的能量去撞击阴极以便将粒子轰击出来，也就是提高溅射速率。超过该点之后，由于参与碰撞的分子过少则会导致离化量减少，使得溅射速率发生下降。如果气压过低，等离子体就会熄灭同时溅射停止。提高气体压强可提高离化率，但是也就降低了溅射原子的平均自由程，这也可以降低溅射速率。能够得到较大沉积速率的气体压强范围非常狭窄。如果进行的是反应溅射，由于它会不断消耗，所以为了维持均匀的沉积速率，必须按照适当的速度补充新的反应镀渡。单靶磁控溅射技术

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