什么是磁控溅射 磁控溅射原理

磁控溅射是物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。

磁控溅射原理

 

电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。

在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar 来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。

随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。

磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。

磁控溅射一般分为二种：直流溅射和射频溅射，其中直流溅射设备原理简单，在溅射金属时，其速率也快。而射频溅射的使用范围更为广泛，除可溅射导电材料外，也可溅射非导电的材料，同时还司进行反应溅射制备氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射频的频率提高后就成为微波等离子体溅射，常用的有电子回旋共振(ECR)型微波等离子体溅射。

磁控溅射原理 图源：百度百科  

磁控溅射靶材

 

靶材制约着薄膜的物理、力学性能，影响镀膜质量，因而靶材质量评价较为严格，主要应满足如下要求；

1)杂质含量低，纯度高。靶材的纯度影响薄膜的均匀性。   2)高致密度。高致密度靶材具有导电、导热性好、强度高等优点，使用这种靶材镀膜，溅射功率小，成膜速率高，薄膜不易开裂，靶材使用寿命长，而且溅镀薄膜的电阻率低，透光率高。   3)成分与组织结构均匀。靶材成分均匀是镀膜质量稳定的重要保证。   4)晶粒尺寸细小。靶的晶粒尺寸越细小，溅镀薄膜的厚度分布越均匀，溅射速率越快。

溅射靶材主要应用于电子及信息产业，如电池，集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等;亦可应用于玻璃镀膜领域;还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。

 

靶材的分类

 

形状分类

根据形状可分为方靶，圆靶，异型靶。

成分分类

根据成份可分为金属靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材。

应用领域分类

根据应用领域分为微电子靶材、磁记录靶材、光碟靶材、贵金属靶材、薄膜电阻靶材、导电膜靶材、表面改性靶材、光罩层靶材、装饰层靶材、电极靶材、封装靶材、其他靶材。

 

磁控溅射靶材

 

磁控溅射镀膜靶材：

金属溅射镀膜靶材，合金溅射镀膜靶材，陶瓷溅射镀膜靶材，硼化物陶瓷溅射靶材，碳化物陶瓷溅射靶材，氟化物陶瓷溅射靶材 ，氮化物陶瓷溅射靶材 ，氧化物陶瓷靶材，硒化物陶瓷溅射靶材 ，硅化物陶瓷溅射靶材 ，硫化物陶瓷溅射靶材 ，碲化物陶瓷溅射靶材 ，其他陶瓷靶材，掺铬一氧化硅陶瓷靶材(Cr-SiO)，磷化铟靶材(InP)，砷化铅靶材(PbAs)，砷化铟靶材(InAs)。

高纯高密度溅射靶材有：

溅射靶材(纯度：99.9%-99.999%)

1. 金属靶材：

镍靶、钛靶、锌靶、铬靶、镁靶、铌靶、锡靶、铝靶、铟靶、铁靶、锆铝靶、钛铝靶、锆靶、铝硅靶、硅靶、铜靶、钽靶、锗靶、银靶、钴靶、金靶、钆靶、镧靶、钇靶、铈靶、钨靶、镍铬靶、铪靶、钼靶、铁镍靶、钨靶等金属溅射靶材。

2. 陶瓷靶材

ITO靶、AZO靶、氧化镁靶、氧化铁靶、氮化硅靶、碳化硅靶、氮化钛靶、氧化铬靶、氧化锌靶、硫化锌靶、二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化铈靶、二氧化锆靶、五氧化二铌靶、二氧化钛靶、二氧化锆靶，、二氧化铪靶，二硼化钛靶，二硼化锆靶，三氧化钨靶，三氧化二铝靶五氧化二钽，五氧化二铌靶、氟化镁靶、氟化钇靶、硒化锌靶、氮化铝靶，氮化硅靶，氮化硼靶，氮化钛靶，碳化硅靶，铌酸锂靶、钛酸镨靶、钛酸钡靶、钛酸镧靶、氧化镍靶等陶瓷溅射靶材。

3.合金靶材

镍铬合金靶、镍钒合金靶、铝硅合金靶、镍铜合金靶、钛铝合金、镍钒合金靶、硼铁合金靶、硅铁合金靶等高纯度合金溅射靶材。

编辑：黄飞