磁控溅射技术新进展及应用

吣芍‘材料导报

２００４年４月第１８卷第４期—————————————————————————————————————————————————————一一一

５·５磁控溅射技术（Ｍｓ）与其它成膜技术相结合

磁控溅射技术以其设备简单、沉积速率高等特点而被广泛

应用。但是在一些应用中，如利用反应磁控溅射法制备化合物薄

膜要求薄膜的覆盖性较好、原子配比接近于化学配比时，需要在

低气压下得到高密度的等离子体；另外，还要求在溅射过程中，

用低能离子对薄膜表面的轰击得到致密性好、应力小的薄膜。这

就要求在基体表面区域溅射出的原子和本底气体原子的碰撞频

率减小，从而获得更好的方向性和较高的能量。为此，在磁控溅

射系统的基础上增加电离源，如离子束源、射频等离子体源、微

波等离子体源等。因电子回旋共振微波等离子体能在较低的气压（约为１０。Ｐａ）下工作而受到研究者的重视。

Ｙ．Ｙｏｓｈｉｄａ应用该技术，在垂１０ｃｍ范围内制备出的Ｃｕ薄膜均匀性为士４．５％（基底与靶的距离为５ｃｍ，工作气体为Ａｒ，气压Ｐ一８×１０。Ｐａ，直流溅射功率为１００ｗ，微波功率为８００ｗ）［ｚ“”］。徐军用类似的方法制备出了ｐ—Ｃ。Ｎ。薄膜，ｘ射线光电子能谱（ｘＰｓ）的分析结果为ｃ：Ｎ：ｏ＝４４．６：５４．２：１．２，Ｃ：Ｎ＝３．２：４，接近于化学配比Ｃ；Ｎ＝３；４［２“。该技术也在ｘ—Ｒａｙ掩膜制作、刀具硬化和类金刚石薄膜制备等方面得到应用‘２５”］。

＿·Ｉ·＿－一基片

密封玻璃

圈６微波等离子体增强磁控溅射技术示意圈

４国内外利用磁控溅射技术在多层膜和混合膜制备方面的研究（举例）

在核靶制备方面，我们最关心的是多层膜和混合膜，所以下面就国内外利用磁控溅射技术在多层膜和混合膜制备方面的研究做个别简介。

４．１多层膜

李戈扬等采用多靶磁控溅射技术，以氩气为工作气体（Ｐ＝ｏ．４Ｐａ），在单晶硅片上沉积出了Ｗ／ＳｉＣ纳米多层膜。ＴＥＭ、ｘＲＤ测量结果表明，调制周期的测量值Ａ＝１１．４ｎｍ与设计值Ａ；１０．４ｎｍ比较接近，界面清晰，周期性好【２引。

软ｘ射线多层膜是软ｘ射线光学和软ｘ射线激光研究中的关键元件，尤其是Ｍｏ／ｓｉ和ＷＣ√Ｂ·ｃ多层膜被相关研究人员看好。邵建达等应用多靶磁控溅射技术沉积出了Ｍｏ／ｓｉ多层膜，ｓＥＭ测量结果表明，其结构明显，界面清晰。在星光装置上获得了２６．２％的实测反射率，接近理论值的７０％。其中：ｄ。＝３．６２ｎｍ，ｄ，ｊ一６．０８ｎｍ［ｚ“。ＤｉｅｈｌＰＥ等采用直流反应磁控溅射技术在Ａｒ／ＣＨ。的气氛中（ＣＨ．为１８％，Ｐ＝１．６×１０－１Ｐａ）制备出了ｗｃ√ＢＣ多层薄膜，并对表面形貌和成分进行了分析口…。

调制比ｓｉＣ：ｗ一２：３，深色条纹为ｗ，亮条纹为ｓｉｃ圈７ｗ／ｓｉｃ纳米多层膜纵切面的ＴＥＭ照片

圈８ｗｃ，／Ｂ４ｃ多层膜纵切面的ＨＲＥＭ照片（附ｓＡＥＤ）４．２化合物薄膜

Ｔ．ｓｅｉｎｏ等应用脉冲直流反应磁控溅射法，通过优化实验参数，在气压ｏ．１Ｐａ，溅射功率２．７ｋｗ，氧气气体流量ｏ。／Ａｒ＋Ｏｚ—ｏ．５的条件下，获得了接近化学配比的铝氧化物薄膜，０／Ａｌ＝１．５１。

衰１Ａｌ薄膜中ｏ／Ａｌ的比例‘５３

实验发现掺杂的氧化锌薄膜在光电子、太阳能电池等领域应用前景广阔。Ｒ．Ｊ．Ｈｏｎｇ采用双靶中频（４０ｋＨｚ）反应磁控溅射技术制备出了Ａｌ掺杂的ＺｎＯ薄膜。二次中性粒子质谱（ｓＮ—ＭＳ）分析表明，Ａ１在薄膜中的掺杂比较均匀口“。Ｇｏｌａｎ用直流磁控溅射技术制备出了ｌｎ。Ｏ。薄膜，测量结果表明：厚度２５０ｎｍ时在５５０ｎｍ处的透过率为９０．７％。

５总结

磁控溅射技术以其设备简单、沉积速率较高而广泛应用，但一些工程技术问题和新出现的技术仍需进一步研究。无需置疑，发展稳定性好、沉积速率高、薄膜质量满足要求的磁控溅射技术

永远是该领域相关科技工作者不懈的追求。

磁控溅射技术新进展及应用

作者：张继成， 吴卫东， 许华， 唐晓红

作者单位：中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳,621900

刊名：

材料导报

英文刊名：MATERIALS REVIEW

年，卷(期)：2004,18(4)

被引用次数：49次

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