文档介绍：第四章 真空溅射镀膜
第一页，共55页。
教学重点：溅射镀膜原理；磁控溅射靶；靶的磁场分布计算；典型镀膜机
第二页，共55页。
溅射技术
Sputtering Technique
第三页，共55页。
子——溅射速率高；
② 电子到达基片时是低能状态，升温作用小——基片温度低；
③ 放电集中于靶面；
④ 沉积速率大。
第二十页，共55页。
第二十一页，共55页。
1）磁控靶
设计要点：①产生均匀正交电磁场，电场⊥，磁场∥。关心水平磁场的强度和分布。
②磁场形成封闭回路，电子在其中循环飞行。
③防止非靶材成分的溅射，加屏蔽罩。屏蔽间隙δ＜2re
结构形式:107 Fig4-15
①圆平面靶
第二十二页，共55页。
②矩形平面靶
第二十三页，共55页。
③同轴圆柱靶
第二十四页，共55页。
④S枪（圆锥靶）
第二十五页，共55页。
⑤旋转圆柱靶（柱形平面靶）
第二十六页，共55页。
⑥特殊结构靶
第二十七页，共55页。
3）工作特性及参数
①电流电压特性： 低压等离子体放电
电压↑，电流↑；
气压p↑，放电电压U↓，电流I↑； 与靶的结构有关。
②沉积速率：单位时间成膜厚度 q r nm / min
相对沉积速率与气压的关系 P110 Fig4-19
沉积速率与靶电流的关系 P110 Fig4-21
沉积速率与靶基距的关系 P110 Fig4-20
第二十八页，共55页。
③功率效率=沉积速率（nm / min ）/靶功率密度（W/cm2）
最大功率密度 功率过大会引起靶开裂、升华、熔化。
是限制沉积速率的重要因素；水冷系统的主要设计依据
第二十九页，共55页。
射频溅射镀膜
.(Radio Frequency) Sputtering Coating
第三十页，共55页。
1）原理： 解决绝缘材料的溅射
A+入射轰击，维持10-7s电位抵消，反转电极
e入射中和，维持10-9s，电荷中和
射频电源： 正负半周各在10-7s左右
特点：气体极易被击穿，所以击穿（破裂）电压和放电电压仅为直流溅射
第三十一页，共55页。
2）装置 射频二极溅射——
射频磁控溅射——二者区别：溅射靶有无磁场 P119，Fig4-32
 
3）电源 电阻电容耦合
关键解决屏蔽问题：电源问题 同轴传输导线；靶；
室体——用导体 观察窗——金属网或旋转挡板
4）脉冲溅射
第三十二页，共55页。
第三十三页，共55页。
Reaction Sputtering Coating
第三十四页，共55页。
1）定义：
溅射镀膜时，有目的地充入反应性气体，从而在基体上得不同于靶材的薄膜成分
2）原理机制
由于反应性气体的分压较低，所以气相反应很少，固相反应为多数
其中：靶面反应 反应条件是反应气体气压较高时，
基体表面反应 反应气体气压较低时
3）参数：改变反应气体与工作气体的比例，可以改变膜层成分
如由金属导电膜——半导体膜——绝缘膜
反应气体压力过高，会导致靶中毒，在靶面形成氧化物，使沉积速率大大下降。
第三十五页，共55页。
4）中频溅射——孪生中频靶
解决采用反应溅射制备化合物类介质膜存在的问题：
金属氧化物沉积过程中，有靶中毒、阳极消失、靶面和电极打火问题。
第三十六页，共55页。
Calculation of Magnetic Field Distribution
 
磁控靶设计的关键，直接影响靶材利用率和总体发射特性——膜厚分布均匀性
1）磁荷法 永磁体端面有分离磁荷
2）等效电流法 永磁体侧面有等效电流
第三十七页，共55页。
Typical Coating Equipment by Magnetron Sputtering
第三十八页，共55页。
1）间歇式（周期式），单室镀膜机 P113 Fig4-23
室门的结构：钟罩式，前开门式，上开盖（盒）式
靶的布置： 中心圆柱靶，两侧矩形靶，下面圆平面靶，S-靶
工件架结构： 旋转行星架，自转，公转，避免周期相同
2）半连续式 多室镀膜机，有进出料室，P114，Fig4-24