磁控濺射是物理氣相沉積的一種。一般的濺射法可被用于制備金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等多材料，且具有設(shè)備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強等優(yōu)點，而上世紀(jì) 70 年代發(fā)展起來的磁控濺射法更是實現(xiàn)了高速、低溫、低損傷。因為是在低氣壓下進(jìn)行高速濺射，必須有效地提高氣體的離化率。磁控濺射通過在靶陰極表面引入磁場，利用磁場對帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺射率。

 

二、基本概念

濺射：用荷能粒子轟擊固體表面時，固體表面原子受到荷能粒子碰撞，有可能獲得足夠的能量和動量，并從表面逸出的現(xiàn)象。

 

濺射鍍膜：用荷能粒子轟擊固體靶材，使靶材原子濺射出來并沉積到基體表面形成薄膜的鍍膜技術(shù)。

 

氣體放電：氣體通常不導(dǎo)電，但是當(dāng)氣體壓強較低時，則很容易被電場擊穿而導(dǎo)電，這種氣體被擊穿而導(dǎo)電的現(xiàn)象稱為氣體放電。低壓氣體放電分為輝光放電和弧光放電，在濺射鍍膜中，能量粒子是通過輝光放電產(chǎn)生的。

 

等離子體：當(dāng)提高氣體溫度，使氣體分子熱運動動能與其電離能可比時，粒子之間通過碰撞就可以產(chǎn)生大量的電離過程，使得原來由分子或原子組成的中性氣體變成由帶正電的離子和帶負(fù)電的電子，可能還有一些中性的原子和分子所組成的物質(zhì)狀態(tài)，這就是等離子體態(tài)。等離子體可以通過輝光放電和電弧放電產(chǎn)生。

 

三、基本原理

基體和靶材正對，基體接地，靶接負(fù)電壓，即基體相對于靶材為正電位，所以電場方向由基體指向靶。用于產(chǎn)生磁場的永磁體設(shè)置在靶材背面，磁力線從永磁體的N極指向S極，并與陰極靶面構(gòu)成封閉空間。靶材和磁鐵由冷卻水冷卻。

 

當(dāng)真空室抽真空到壓強低于10-3Pa時，向真空室充人Ar氣至0.1~1 Pa，然后在陰陽兩極施加電壓，當(dāng)電壓值合適時(通常為300~700V左右)，氣體發(fā)生輝光放電，形成氬等離子體。氫等離子體中Ar+在電場力作用下向陰極靶材移動，穿過陰極暗區(qū)時得到加速，轟擊靶材，濺射出靶材原子和二次電子。

 

輝光放電時，電位降主要降在陰極暗區(qū)，而陰極暗區(qū)就在陰極附近。靶表面分布著磁場，任一點的磁場都可以分解成平行于和垂直于電場兩個方向，靶表面發(fā)射輝光放電時，電位降主要降在陰極暗區(qū)，而陰極暗區(qū)就在陰極附近。靶表面分布著磁場，任一點的磁場都可以分解成平行于和垂直于電場兩個方向，靶表面發(fā)射束，向基體遷徙，最后在基體表面沉積形成薄膜。