磁控溅射镀膜的原理和作用

溅射镀膜的原理是稀薄气体在异常辉光 放电产生的等离子体在电场的作用下，对阴极靶 材表面进行轰击，把靶材表面的分子、原子、离子 及电子等溅射出来，被溅射出来的粒子带有一定 的动能，沿一定的方向射向基体表面，在基体表 面形成镀层。

溅射镀膜最初出现的是简单的直流二极溅 射，它的优点是装置简单，但是直流二极溅射沉 积速率低；为了保持自持放电，不能在低气压 （＜0.1 Pa）下进行；不能溅射绝缘材料等缺点限 制了其应用。在直流二极溅射装置中增加一个 热阴极和辅助阳极，就构成直流三极溅射。增加 的热阴极和辅助阳极产生的热电子增强了溅射 气体原子的电离，这样使溅射即使在低气压下 也能进行;另外，还可降低溅射电压，使溅射在低 气压，低电压状态下进行;同时放电电流也增大， 并可独立控制，不受电压影响。在热阴极的前面 增加一个电极（栅网状），构成四极溅射装置，可 使放电趋于稳定。但是这些装置难以获得浓度较 高的等离子体区，沉积速度较低，因而未获得广 泛的工业应用。

磁控溅射是由二极溅射基础上发展而来，在 靶材表面建立与电场正交磁场，解决了二极溅射 沉积速率低，等离子体离化率低等问题，成为目 前镀膜工业主要方法之一。磁控溅射与其它镀膜 技术相比具有如下特点：可制备成靶的材料广， 几乎所有金属，合金和陶瓷材料都可以制成靶 材；在适当条件下多元靶材共溅射方式，可沉积配比精准恒定的合金；在溅射的放电气氛中加入 氧、氮或其它活性气体，可沉积形成靶材物质与 气体分子的化合物薄膜；通过精准地控制溅射镀 膜过程，容易获得均匀的高精度的膜厚；通过离 子溅射靶材料物质由固态直接转变为等离子态， 溅射靶的安装不受限制，适合于大容积镀膜室多 靶布置设计；溅射镀膜速度快，膜层致密，附着性 好等特点，很适合于大批量，高效率工业生产。近 年来磁控溅射技术发展很快，具有代表性的方法 有射频溅射、反应磁控溅射、非平衡磁控溅射、脉 冲磁控溅射、高速溅射等。

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