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磁控溅射镀膜的原理和作用

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溅射镀膜的原理是稀薄气体在异常辉光 放电产生的等离子体在电场的作用下,对阴极靶 材表面进行轰击,把靶材表面的分子、原子、离子 及电子等溅射出来,被溅射出来的粒子带有一定 的动能,沿一定的方向射向基体表面,在基体表 面形成镀层。

磁控溅射镀膜

溅射镀膜最初出现的是简单的直流二极溅 射,它的优点是装置简单,但是直流二极溅射沉 积速率低;为了保持自持放电,不能在低气压 (<0.1 Pa)下进行;不能溅射绝缘材料等缺点限 制了其应用。在直流二极溅射装置中增加一个 热阴极和辅助阳极,就构成直流三极溅射。增加 的热阴极和辅助阳极产生的热电子增强了溅射 气体原子的电离,这样使溅射即使在低气压下 也能进行;另外,还可降低溅射电压,使溅射在低 气压,低电压状态下进行;同时放电电流也增大, 并可独立控制,不受电压影响。在热阴极的前面 增加一个电极(栅网状),构成四极溅射装置,可 使放电趋于稳定。但是这些装置难以获得浓度较 高的等离子体区,沉积速度较低,因而未获得广 泛的工业应用。

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,成为目 前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。近 年来磁控溅射技术发展很快,具有代表性的方法 有射频溅射、反应磁控溅射、非平衡磁控溅射、脉 冲磁控溅射、高速溅射等。

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