山东双靶磁控溅射工艺

磁控溅射的原理：磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E×B所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不只很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下较终沉积在基片上。由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。在热阴极的前面增加一个电极，构成四极溅射装置，可使放电趋于稳定。山东双靶磁控溅射工艺

反应磁控溅射：以金属、合金、低价金属化合物或半导体材料作为靶阴极，在溅射过程中或在基片表面沉积成膜过程中与气体粒子反应生成化合物薄膜，这就是反应磁控溅射。反应磁控溅射普遍应用于化合物薄膜的大批量生产，这是因为(1)反应磁控溅射所用的靶材料和反应气体纯度很高，因而有利于制备高纯度的化合物薄膜。(2)通过调节反应磁控溅射中的工艺参数,可以制备化学配比或非化学配比的化合物薄膜，通过调节薄膜的组成来调控薄膜特性。(3)反应磁控溅射沉积过程中基板升温较小，而且制膜过程中通常也不要求对基板进行高温加热，因此对基板材料的限制较少。(4)反应磁控溅射适于制备大面积均匀薄膜，并能实现单机年产上百万平方米镀膜的工业化生产。河南多层磁控溅射方案真空室中装有辉光放电的阴极，靶材就装在此极表面上，接受离子轰击。

真空磁控溅射为什么必须在真空环境？溅射过程是通过电能，使气体的离子轰击靶材，就像砖头砸土墙，土墙的部分原子溅射出来，落在所要镀膜的基体上的过程。如果气体太多，气体离子在运行到靶材的过程中，很容易跟路程中的其他气体离子或分子碰撞，这样就不能加速，也溅射不出靶材原子来。所以需要真空状态。而如果气体太少，气体分子不能成为离子，没有很多可以轰击靶材，所以也不行。只能选择中间值，有足够的气体离子可以轰击靶材，而在轰击过程中，不至于因为气体太多而相互碰撞致使失去太多的能量的气体量。所以必须在较为恒定的真空状态下。此状态根据气体分子直径和分子自由程计算。一般在0.2-0.5Pa之间。

直流溅射的结构原理：真空室中装有辉光放电的阴极，靶材就装在此极表面上，接受离子轰击；安装镀膜基片或工件的样品台以及真空室接地，作为阳极。操作时将真空室抽至高真空后，通入氩气，并使其真空度维持在1.0Pa左右，再加上2-3kV的直流电压于两电极之上，即可产生辉光放电。此时，在靶材附近形成高密度的等离子体区，即负辉区该区中的离子在直流电压的加速下轰击靶材即发生溅射效应。由靶材表面溅射出来的原子沉积在基片或工件上，形成镀层。在微电子领域作为一种非热式镀膜技术，主要应用在化学气相沉积或金属有机。

磁控溅射的基本原理是利用Ar一O2混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。磁控溅射是70年代迅速发展起来的一种“高速低温溅射技术”。磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场。当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。高能电子不断与气体分子发生碰撞并向后者转移能量，使之电离而本身变成低能电子。这些低能电子较终沿磁力线漂移到阴极附近而被吸收，避免高能电子对极板的强烈轰击，消除了二极溅射中极板被轰击加热和被电子辐照引起的损伤，体现出磁控溅射中极板“低温”的特点。由于外加磁场的存在，电子的复杂运动增加了电离率，实现了高速溅射。磁控溅射的技术特点是要在阴极靶面附件产生与电场方向垂直的磁场，一般采用永久磁铁实现。在直流二极溅射装置中增加一个热阴极和阳极，就构成直流三极溅射。辽宁多层磁控溅射仪器

磁控溅射镀膜就是在真空中利用荷能粒子轰击靶表面，使被轰击出的粒子沉积在基片上的技术。山东双靶磁控溅射工艺

PVD技术特征：在真空室内充入放电所需要的惰性气体，在高压电场作用下气体分子因电离而产生大量正离子。带电离子被强电场加速，便形成高能量的离子流轰击蒸发源材料。在离子轰击下，蒸发源材料的原子将离开固体表面，以高速度溅射到基片上并沉积成薄膜。RF溅射：RF溅射使用的频率约为13.56MHz，它不需要热阴极，能在较低的气压和较低的电压下进行溅射。RF溅射不只可以沉积金属膜，而且可以沉积多种材料的绝缘介质膜，因而使用范围较广。电弧离子镀：阴极弧技术是在真空条件下，通过低电压和高电流将靶材离化成离子状态，从而完成薄膜材料的沉积，该技术材料的离化率更高，薄膜性能更加优异。山东双靶磁控溅射工艺

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