非平衡磁控溅射及其应用
时间：2025-07-10
磁控溅射镀膜技术由于其显著的特点已经得到广泛的应用但是常规磁控溅射靶表面横向磁场紧紧地束缚带电粒子, 使得在镀膜区域的离子密度很低, 一定程度上削弱了等离子体镀膜的优势。通过有意识地增强或削弱其中一个磁极的磁通量, 使得磁控溅射靶的磁场不平衡, 可以大大提高镀膜区域的等离子体密度, 从而改善镀膜质量。此外还讨论该项技术目前的发展状况.
第
卷年
第月
期
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戴鞠非平衡磁控溅射及其应用董联北京
范毓殿清华大学材料系年月日收到
北京长城钦金技术联合开发公司
北京
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摘要
磁控溅射镀膜技术由于其显著的特点已经得到广泛的应用但是常规磁控溅射靶表面横向磁,,。
场紧紧地束缚带电粒子使得在镀膜区域的离子密度很低一定程度上削弱了等离子体镀膜的优势通过有意识地增强或削弱其中一个磁极的磁通量使得磁控溅射靶的磁场不平衡可以大大提高镀膜区域的等离子体密度从而改善镀膜质量此外还讨论该项技术目前的发展状况,。,
,
关键词
非平衡磁控溅射
阴极电弧
离子镀
引言十几年来磁控溅射镀膜技术已经广泛地应用在科研和生产各个领域,,,,一
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〕
。
与其他离子
镀技术相比磁控溅射镀膜的显著特点有工作参数有大的动态调节范围镀膜沉积速度和厚度镀膜区域的状态容易控制对磁控靶的几何形状没有设计上的限制以保证镀膜的均匀性膜层没有液滴颗粒问题几乎所有金属合金和陶瓷材料都可以制成靶材料,、
通过直
流或射频磁控溅射可以生成纯金属或配比精确恒定的合金镀膜以及气体参与的金属反应,
膜满足集成电路类金刚石和光学薄膜等方面多样和高精度的要求通过离子溅射靶材料,
、
。
磁控溅射镀膜技术由于其显著的特点已经得到广泛的应用但是常规磁控溅射靶表面横向磁场紧紧地束缚带电粒子, 使得在镀膜区域的离子密度很低, 一定程度上削弱了等离子体镀膜的优势。通过有意识地增强或削弱其中一个磁极的磁通量, 使得磁控溅射靶的磁场不平衡, 可以大大提高镀膜区域的等离子体密度, 从而改善镀膜质量。此外还讨论该项技术目前的发展状况.
真
空
科
学
与
技
术,
第
卷
物质由固态直接转变为等离子体态溅射靶的安装姿态不受限制适合于大容积镀膜室多靶布置设计再加上溅射镀膜速度快的特点很适合于大批量高效率工业生产,,,,、。
许多研究表明带电粒子的轰击会显著地改变离子镀膜层的微观结构进而改善其物理特性‘
二
。
离子轰击溅射可分为镀膜前和镀膜过程中两个阶段镀膜前的轰击可以起到,
。
清洗工件的氧化层和其他杂质活化工件表面的作用。
在工件表面上形成伪扩散层有助,,。
于提高膜层与工件表面基底之间的结合力在镀膜过程中大部分粒子飞到工件表面形成
膜层另一些高能的带
电粒子仍起轰击作用达到膜层改性的目的比如离子轰击倾向于从,
,
,
膜层上剥离结合较松散的和凸出部位的粒子切断膜层结晶态或凝聚态的优势生长从而生,,
成更致密更强结合力更均匀的膜层离子轰击的作用最终表现在大大降低了镀膜质量对,
、
、
。
工件基底温度的依赖即在被镀工件材料叮以接受的较低温度下镀出性能优良的膜层,
提出了一种形象说明离子轰击作用的物理模型如图所示川如果没有较,。
高动能粒子的轰击或工件不加偏压镀,
膜时粒子飞到表面尖峰部位的机会大于飞到沟槽处导致柱状晶结构的优势生,
长在两根柱状晶之间则容易形成缝隙或空穴等缺陷如果存在较高动能粒子的轰击尖峰部位同样也会受到较多的,。
。
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镀膜时离子轰击对膜层生长的影响
轰击部分原子被再次溅射回真空室另,,
一部分则滚落到沟槽等更稳定的位置,。
。
从而破坏和抑制了柱状晶体的优势生长减小了缝隙和空穴等缺陷的产生平滑了膜层的表,,
面达到改善膜层特性的效果因此被镀工件上接收的带电离子数,
‘
和中性原子数
之比
。
,
即离子原子比可以认为是镀膜中离子镀程度的定量尺度由简单的推导可以得到。
,
“
”
。
式中。
、
为被镀工件上的电流密度,
为镀膜速率
、
〕
。
由式、
可以看出较,
高的工件电流密度和或较低的镀膜速率对应着较高的离子原子数比较强的离子镀效果具体表现是川。
在被镀工件附近应有足够的电离度
被镀工件上的电流密度应不小于。
如等人通过实验推导出被镀工件上的电流密度应大于,,。
常规磁控溅射靶用于离子镀的主要缺点是由于辉光放电产生的电子被平行磁场紧 …… 此处隐藏：6091字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……
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