非金属磁控溅射过程

脉冲磁控溅射是采用矩形波电压的脉冲电源代替传统直流电源进行磁控溅射沉积。脉冲溅射可以有效地抑制电弧产生进而消除由此产生的薄膜缺陷，同时可以提高溅射沉积速率，降低沉积温度等一系列明显的优点，是溅射绝缘材料沉积的首先选择的工艺过程。高功率脉冲磁控溅射技术作为一种高离化率物理中气相沉积技术，可以明显提高薄膜结构可控性，进而获得优异的薄膜性能，对薄膜工业的发展有重要意义。近几年来，高功率脉冲磁控溅射技术在国内外研究领域和工业界受到了普遍关注和重视。磁控溅射就是在外加电场的两极之间引入一个磁场。非金属磁控溅射过程

磁控溅射概述：溅射是一种基于等离子体的沉积过程，其中高能离子向目标加速。离子撞击目标，原子从表面喷射。这些原子向基板移动并结合到正在生长的薄膜中。磁控溅射是一种涉及气态等离子体的沉积技术，该等离子体产生并限制在包含要沉积的材料的空间内。靶材表面被等离子体中的高能离子侵蚀，释放出的原子穿过真空环境并沉积到基板上形成薄膜。在典型的溅射沉积工艺中，腔室首先被抽真空至高真空，以较小化所有背景气体和潜在污染物的分压。达到基本压力后，包含等离子体的溅射气体流入腔室，并使用压力控制系统调节总压力-通常在毫托范围内。山西射频磁控溅射流程溅射所获得的薄膜纯度高、致密度好、成膜均匀性好。

磁控溅射就是在外加电场的两极之间引入一个磁场。这个磁场使得电子受到洛伦兹力的束缚作用，其运动路线受到控制，因此大幅度增加了电子与Ar分子（原子）碰撞的几率，提高了气体分子的电离程度，从而使溅射效率得到很大的提升。溅射现象自发现以来己被普遍应用在多种薄膜的制备中，如制备金属、半导体、合金、氧化物以及化合物半导体等。磁控溅射包括很多种类。各有不同工作原理和应用对象。但有一共同点:利用磁场与电场交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。磁控溅射在技术上可以分为直流(DC)磁控溅射、中频(MF)磁控溅射、射频(RF)磁控溅射。

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。脉冲磁控溅射是采用矩形波电压的脉冲电源代替传统直流电源进行磁控溅射沉积。

磁控溅射的溅射技术：直流溅射法：直流溅射法要求靶材能够将从离子轰击过程中得到的正电荷传递给与其紧密接触的阴极，从而该方法只能溅射导体材料。因为轰击绝缘靶材时，表面的离子电荷无法中和，这将导致靶面电位升高，外加电压几乎都加在靶上，两极间的离子加速与电离的机会将变小，甚至不能电离，导致不能连续放电甚至放电停止，溅射停止。故对于绝缘靶材或导电性很差的非金属靶材，须用射频溅射法。溅射过程中涉及到复杂的散射过程和多种能量传递过程：入射粒子与靶材原子发生弹性碰撞，入射粒子的一部分动能会传给靶材原子；某些靶材原子的动能超过由其周围存在的其它原子所形成的势垒，从而从晶格点阵中被碰撞出来，产生离位原子；这些离位原子进一步和附近的原子依次反复碰撞，产生碰撞级联；当这种碰撞级联到达靶材表面时，如果靠近靶材表面的原子的动能大于表面结合能，这些原子就会从靶材表面脱离从而进入真空。磁控溅射法实现了高速、低温、低损伤。高温磁控溅射方案

射频溅射采用射频光放电，磁控溅射采用环磁场控制的光放电。非金属磁控溅射过程

磁控溅射法：磁控溅射法是在高真空充入适量的氩气，在阴极和阳极之间施加几百K直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离。优势特点：较常用的制备磁性薄膜的方法是磁控溅射法。氩离子被阴极加速并轰击阴极靶表面，将靶材表面原子溅射出来沉积在基底表面上形成薄膜。通过更换不同材质的靶和控制不同的溅射时间，便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜。磁控溅射法具有镀膜层与基材的结合力强、镀膜层致密、均匀等优点。非金属磁控溅射过程

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