磁控溅射镀膜技术的发展及应用

积而后成膜 。 溅 射 镀 膜 就 是 利 用 低 气 压 辉 ２ 磁控溅射镀膜技术 的发展 光 放 电 产 生 的 氩 气 正 离 子 在 电 场 作 用 下
近 年来磁控 溅射技 术 发展非常 迅速 ，
高速轰 击阴极靶材 ， 把 靶 材 中 的 原 子 或 分 代 表 性 方 法 有 非 平 衡 磁 控 溅射 、 反 应 磁 控 备 的 ［ ５ Ｉ 。 子 等 粒 子 溅 射 出 而 沉 积 到 基 片 或 者 工 件 溅 射 及 高 速 溅 射 等 等 。
气等 ， 在 阴 极 和 阳 极 之 间加 几 千 伏 的 高
压， 阴 阳 极 之 间会 产 生 低 压 辉 光 放 电 。 放
质量 ， （ ６ ） 溅射， 氩 气 电 离 后形 成 的正 离 子 在 发 展 ， 越 来 越 多 地 用 到各 种 化 合 物 薄 膜 材 正 交 的 磁 场 和 电场 的 作 用 下 ， 高 速 轰 击 靶 料 。 可 以 直 接 使 用 化 合物 材 料 制 作 的靶 材 材， 使 溅 射 出的 靶 材 粒 子 到 达 基 片表 面 沉 通 过 溅 射 来 制 备 化 合 物 薄 膜 ， 也 可 在 溅射 积成 膜 ； （ ７ ） 退火 ， 薄 膜 与 基 片的热 膨 胀 系数 金 属 或 合 金 靶 材 时 ， 通 入 一 定 的 反 应 气 相互 扩 散 可 以 有 效 提 高 粘 着 力 。 后者 被 称 为 反 应 磁 控 溅 射 。 一 般 来 说 纯 金 属 作 为 靶 材 和 气 体 反 应 较 容 易得 到 高 质 量的 化 合 物 薄 膜 ， 因 而大 多 数 化 合 物 薄 膜 是 用 纯 金 属 为 靶 材 的 反 应 溅 磁 控 射 来 制
溅 射 镀 膜 过 程 主 要 是 将 欲 沉 积 成 薄 膜 在 １ ５ ０ ℃ ～２ ０ ０ ℃之 间 ； （ ４ ） 氩气 分压 ， 一 般 选 为 此 研 究 人 员 开 发 出 了 多 靶 非 平 衡 磁 控 的材 料 制 成 靶 材 ， 固 定 在 溅 射 沉 积 系 统 的 择 在 ０ ． ０ １ ～ｌ Ｐ ａ 范围内， 以满 足 辉 光放 电的 溅 射 镀 膜 系统 ， 弥 补 了单 靶 非 平 衡 磁 控 溅
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电化教 育研 究
磁 控溅 射 镀 膜技 术的 发 展及 应 用 ①
马景 灵 任风 章 孙浩亮 （ 河南科 技大 学材料 科学与 工程学 院 河 南洛 阳 ４ ７ １ ０ ２ ３ ） 摘 要： 近年来， 随 着新材料的开发 ， 尤其是 薄膜材料的发展和 应 用， 带动磁控溅射沉积技术 的飞速发展 ， 在科 学研 宄领域和 工业生产中有 着不可替代 的重要作 用。 本文 主要介 绍 了磁控 溅射沉 积技术 的 工艺过 程及其发展 情况 ， 各种主要磁控 溅射饺 膜技 术的特点 ，并介 绍磁控
溅 射技 术 在各个 领 域 的主要 应 用。 关键 词 ： 磁控溅射 较膜 辉光放 电 ，
中图分 类号 ： Ｇ ４
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ６ ７ ３ － ９ ７ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ Ｏ （ ｂ ） － Ｏ １ ３ ６ — ０ ２
阴极 上 ， 待 沉 积 薄膜 的 基 片 放 在 正对 靶 面 的阳极上 。 溅 射 系统 抽 至 高 真 空 后 充 入氩 气压 条件 ； （ ５ ） 预溅射 ， 预 溅射 是通 过 离 子轰 射 的 不 足 。 击以除去靶材表面氧 化膜 ， 以 免 影 响 薄 膜
反应磁控 溅射 ： 随 着 表 面 工程 技 术 的
中频 磁控溅射பைடு நூலகம்： 这 种 镀 膜 方 法 是 将 磁
表面 ， 形成 所需 的薄膜 层 。 但 是 溅 射 镀 膜
膜速率 不高 。
平 衡磁控 溅射技 术 ： 即 最 传 统 的 磁 控 控溅 射 电源 由传 统 的直 流 改 为 中频 交 流 电 材背后 ， 在 靶 材 表 面 会 形 成 与 电 场 方 向垂 流 电 负 半 周 期 时 ， 靶 材被 正 离 子 轰 击 而 溅 体 中 的 电子 轰 击 而 溅 射 ， 同时 靶 材 表 面 累
电 产 生 的 等 离子 体 中 ， 氩 气正 离 子 在 电 场 作用下 向阴极 移动 ， 与 靶材表 面碰撞 ， 受 为溅射原子 ， 溅 射 原 子 的能 量 一 般 在 一 至 几十电子伏 范围 ， 溅 射 原 子 在 基 片 表 面 沉
碰 撞 而 从 靶 材 表 面 溅 射 出 的 靶 材 原 子 称 有 差 异 ， 结合力小 ， 退火 时薄 膜 与基 片 原子 体 ， 通 过 发 生 化 学 反应 制 备 化 合 物 薄 膜 ，
过 程 中 溅射 出 的 粒 子 的 能 量 很 低 ， 导 致 成 溅 射 技 术 ， 将 永 磁 体 或 电 磁 线 圈 放 到 在 靶 源 。 在 溅 射 过程 中 ， 当系 统 所加 电压 处 在 交
磁 控 溅 射 技 术 是 为 了 提 高 成 膜 速 率 直 的 磁 场 。 在 高 压 作 用 下氩 气 电 离 成 等 离 射 ， 而 处 于 正半 周期 时 ， 靶 材 表 面 被 等 离子 在溅射镀膜 基础上发展 起来的 ， 在靶 材 表 子 体 ， Ａｒ 离子 经 电 场 加 速 轰 击 阴 极 靶 材 ， 面建立 与电场正交的 磁场 ， 氩 气 电 离率 从 靶 材 二 次 电 子 被 溅 射 出 ， 且 电子 在 相 互垂 积 的正 电荷 被 中 和 ， 打弧现象得到抑制。 中 ０ ． ３ ％～０ ． ５ ％提 高 到 了５ ％～６ ％， 这样 就 解 直 的 电 场及 磁 场 作 用 下 ， 被 束 缚 在 阴极 靶 频磁 控 溅 射 电源 的 频率 通 常 在 １ ０ ～８ ０ ｋ Ｈｚ 决 了溅 射 镀 膜 沉 积 速 率 低 的 问 题 ， 是 目前 材 表 面 附 近 ， 增 加 了 电 子 与 气 体 碰 撞 的几 之 间 ， 频率高 ， 正 离 子 被 加 速 的 时 间就 短 ，