磁控溅射技术进展及应用_下_.pdf

二 ○○五年 ·第六期 综述与专论 ( ) 磁控溅射技术进展及应用 下 徐万劲 (北京大学物理学院　北京 　10087 1) 摘 　要 　近年来磁控溅射技术的应用日趋广泛 ,在工业生产和科学研究领域发挥巨大作 用 。随着对具有各种新型功能的薄膜需求的增加 ,相应的磁控溅射技术也获得进一步的 发展 。本文将介绍磁控溅射技术的发展 , 以及闭合磁场非平衡溅射 、高速率溅射及 自溅 射 、中频及脉冲溅射等各种新技术及特点 , 阐述磁控溅射技术在电子 、光学 、表面功能薄 膜 、薄膜发光材料等许多方面的应用 。 关键词 　磁控管 　溅射率 　非平衡磁控溅射 　闭合场非平衡磁控溅射 　自溅射 ( ) 2 3 　直流溅射 DC Magnetron Sp utt ering 、射频溅 ( ) ( 射 RF Magnetron Sp utt ering 、脉冲溅射 Pulsed ) ( Magnetron Sp utt ering 和 中频溅 射 Medium Fre quency Magnetron Sp utt ering) ( ) 直流溅射和射频溅射 f = 1356MHz 是很早就 开始应用的溅射技术 ,在二极溅射系统中已经被采 用 ,直流溅射方法用于被溅射材料为导电材料的溅 (μ) 射和反应溅射镀膜中 ,其工艺设备简单 ,有较高的溅 时间 s 射速率 。而对陶瓷等介质材料靶 ,则只能采用射频 图8 　中频脉冲溅射电源的输出波形 磁控溅射方法沉积薄膜 ,射频磁控溅射方法能对任 在薄膜性能上有重大的提高 ,脉冲的频率和 占空比 何材料包括各种导体 、半导体和绝缘介质进行溅射 根据介质化合物的性质可以改变 。 镀膜 。 中频交流磁控溅射在单个阴极靶系统中 ,与脉 直流反应溅射则可以使用导体及高掺杂半导体 冲磁控溅射有同样的释放电荷 、防止打弧作用 。中 ( ) 材料作为靶材 ,沉积介质薄膜 ,有较高的溅射速率 。 频交流溅射技术还应用于孪生靶 TwinMag 溅射系 但是反应溅射沉积介质薄膜过程中 ,通常会出现阳 统中 , 中频交流孪生靶溅射是将中频交流电源的两 极消失 、阴极中毒 、放电打弧问题 ,破坏了等离子体 个输出端 ,分别接到闭合磁场非平衡溅射双靶的各 ( ) 的稳定性 ,使沉积速率发生变化 ,导致溅射过程难以 自阴极上 见图4 a ,b ,因而在双靶上分别获得相位