磁控溅射的溅射方法

2020-09-12

  溅射镀膜是一种在真空室中用高能粒子轰击靶表面的技术。靶中的原子和其他粒子被粒子动量转移击落,沉淀在衬底上形成薄膜。溅射工艺具有溅射面积小、溅射材料可控制性较强、溅射速度快等优点。因此,近年来得到了较快的的发展和较广的应用。

  溅射技术中的沉积方法有很多种,如直流双极溅射、三极(或四极)溅射和磁控溅射。

  1.双极溅射

  双极溅射是最早也是比较简单的基本溅射方法。

  直流双极溅射装置由阴极和阳极组成。采用薄膜材料(导体)制成的靶作为阴极,工件架作为阳极(接地)。两极之间的距离一般在几厘米到十厘米之间。当真空室内的电场强度达到定值时,两电极之间发生异常辉光放电。加速等离子体区的Ar+离子轰击阴极靶,溅射出的靶原子沉积在衬底上形成薄膜。

  如果用射频电源作为靶阴极电源,可以制作双极射频溅射装置,可以磁控溅射绝缘材料。

  2.三极管溅射

  双极溅射虽然方法简单,但放电不稳定,沉积速率低。为了增加溅射速率,增加薄膜质量,在双极溅射装置的基础上,加入加热阴极,制备了三极管溅射装置。

  通过改变电子发射电流和加速电压可以控制等离子体密度。靶电压可以控制靶的离子轰击能量,解决了偶极溅射中靶电压、靶电流和靶压之间的矛盾。

  三极管溅射的缺点是由于等离子体密度不均匀,放电不稳定,薄膜厚度不均匀。为此,在三极溅射的基础上增加辅助阳极,形成四极溅射。

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