磁控溅射的工作原理

磁控溅射的工作原理

磁控溅射是一种物理气相沉积（PVD）技术。一般溅射法可用于制备金属、半导体、绝缘体等材料，具有设备简单、易于控制、镀膜面积大、附着力强等优点。20世纪70年代发展起来的这种方法实现了高速、低温和低损伤。由于溅射是在低压下进行的，因此有需要较好地增加气体的电离率。通过在靶的阴极表面引入一个磁场来增加等离子体密度和溅射速率，磁场受带电粒子上磁场的约束。

　　磁控溅射的工作原理是在电场E的作用下，电子在飞向基底的过程中与氩原子发生碰撞，氩原子离子化，产生ar正离子和新电子，新电子飞向衬底，而Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，以高能轰击靶面，使靶溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在衬底上形成薄膜，产生的二次电子受电场和磁场的影响，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移。

　　如果磁场是环形的，电子将以近似摆线的形式绕靶面运动。它们的运动轨迹不仅很长，而且束缚在靠近靶面的等离子体区，大量的AR离子被电离轰击靶面，从而获得了较高的沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量逐渐耗尽，逐渐远离靶面，然后在电场E的作用下沉积在衬底上。

　　由于电子的能量很低，转移到衬底上的能量很小，导致衬底的温升很低。磁控溅射是入射粒子与靶的碰撞过程。入射粒子在目标中经历一个复杂的散射过程。它们与目标原子碰撞，并将部分动量传递给目标原子。目标原子与其他目标原子碰撞形成级联过程。在这个级联过程中，一些靠近表面的目标原子获得足较足的动量向外移动，使目标被溅射出来。