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什么是直流溅射法

2023-02-28 17:56:41

直流溅射法

直流溅射法要求靶材可以将从离子轰击进程中得到的正电荷传递给与其严密接触的阴,然后该方法只能溅射导体资料,不适于绝缘资料。因为轰击绝缘靶材时,外表的离子电荷无法中和,这将导致靶面电位升高,外加电压简直都加在靶上,离子加快与电离的机会将变小,甚至不能电离,导致不能接连放电甚至放电中止,溅射中止。故关于绝缘靶材或导电性很差的非金属靶材,须用射频溅射法(RF)。

磁控溅射设备

溅射进程中涉及到复杂的散射进程和多种能量传递进程:入射粒子与靶材原子发生弹性磕碰,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(关于金属是5-10 eV),然后从晶格点阵中被磕碰出来,发生离位原子;这些离位原子进一步和附近的原子依次反复磕碰,发生磕碰级联;当这种磕碰级联抵达靶材外表时,如果接近靶材外表的原子的动能大于外表结合能(关于金属是1-6eV),这些原子就会从靶材外表脱离然后进入真空。

为了解决阴溅射的缺陷,人们在20世纪70年代开发出了直流磁控溅射技术,它有效地克服了阴溅射速率低和电子使基片温度升高的弱点,因此获得了迅速发展和广泛应用。

其原理是:在磁控溅射中,由于运动电子在磁场中受到洛仑兹力,它们的运动轨道会发生弯曲甚至发生螺旋运动,其运动途径变长,因此增加了与工作气体分子磕碰的次数,使等离子体密度大,然后磁控溅射速率得到很大的进步,并且可以在较低的溅射电压和气压下工作,下降薄膜污染的倾向;另一方面也进步了入射到衬底外表的原子的能量,因此可以在很大程度上改进薄膜的质量。一起,通过多次磕碰而丧失能量的电子抵达阳时,已变成低能电子,然后不会使基片过热。因此磁控溅射法具有“高速”、“低温”的长处。该方法的缺点是不能制备绝缘体膜,并且磁控电中选用的不均匀磁场会使靶材发生明显的不均匀刻蚀,导致靶材利用率低,一般仅为20-30。

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