磁控溅射镀膜技术的发展_余东海

第46卷第2期2009年3月

真空VACUUM

Vol.46,No.2Mar.2009

磁控溅射镀膜技术的发展

余东海，王成勇，成晓玲，宋月贤

（广东工业大学机电学院，广东

摘

广州

510006）

要：磁控溅射由于其显著的优点应用日趋广泛，成为工业镀膜生产中最主要的技术之一，相应的溅

非平衡磁控溅射改善了沉积室内等离子体的分布，提高了膜层质量；中射技术与也取得了进一步的发展。

频和脉冲磁控溅射可有效避免反应溅射时的迟滞现象，消除靶中毒和打弧问题，提高制备化合物薄膜的稳定性和沉积速率；改进的磁控溅射靶的设计可获得较高的靶材利用率；高速溅射和自溅射为溅射镀膜技术开辟了新的应用领域。

关键词：镀膜技术；磁控溅射；磁控溅射靶中图分类号：TB43

文献标识码：A

文章编号：1002-0322（2009）02-0019-07

Recentdevelopmentofmagnetronsputteringprocesses

YUDong-hai,WANGCheng-yong,CHENGXiao-ling,SONGYue-xian

(GuangdongUniversilyofTechnology,Guangzhou510006,China)

Abstract:Magnetronsputteringprocesseshavebeenwidelyappleedtothinfilmdepositionnowadaysinvariousindustrial

fieldsduetoitsoutstandingadvantages,andthetechnologyitselfisprogressingfurther.Theunbalancedmagnetronsputteringprocesscanimprovetheplasmadistributionindepositionchambertomakefilmqualitybetter.Themedium-frequencyandpulsedmagnetronsputteringprocesescanefficientlyavoidthehysteresisduringreactivesputteringtoeliminatetargetpoisoningandarcing,thusimprovingthestabilityanddepositingrateinpreparingthincompoundfilms.Higherutilizationoftargetcanbeobtainedbyimprovedtargetdesign,andthehigh-speedsputteringandself-sputteringprovideanewfieldofapplicationsinmagnetronsputteringcoatingprocesses.

Keywords:coatingtechnology;magnetronsputtering;magnetronsputteringtarget

溅射镀膜的原理[1]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（＜0.1Pa）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

收稿日期：2008-09-03

作者简介：余东海（1978-），男，广东省广州市人，博士生

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

联系人：王成勇，教授。

*基金项目：国家自然科学基金（50775045）；东莞市科技计划项目（20071109）。