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直流磁控溅射电源分类

直流磁控溅射电源分类

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  • 发布时间:2022-06-24 10:06

直流磁控溅射电源分类

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  溅射的分类,从简单到复杂,主要有DC溅射、直流磁控溅射电源、反应溅射、离子束溅射、磁控溅射等。其中直流磁控溅射电源应用较广泛的是各种薄膜的制备,如金属、半导体、合金、氧化物、化合物半导体等。以下是其中的几个。

  

直流磁控溅射电源

 

  1.DC溅射

  DC溅射设备的主要部件是溅射室、电极、真空系统和气体通道。溅射靶和薄膜沉积基底分别放置在正电极和负电极上。在正负电极之间施加高电压以产生等离子体,这导致氩辉光放电。等离子体中的电子在电场的作用下加速到正极,在运动过程中与氩原子碰撞,产生Ar离子和电子。带负电荷的电子和带正电荷的Ar离子在电场作用下加速到正负能级,电子与氩原子再次碰撞,形成新的离子,Ar离子与安装在负电极上的靶材碰撞。适当能量的Ar离子轰击靶材,使靶材原子从靶材表面分离,沉积在基底上形成薄膜。

  2.直流磁控溅射电源

  直流磁控溅射电源的方法既可以溅射导体也可以溅射绝缘体,解决了DC溅射不能溅射绝缘体的缺点。直流磁控溅射电源将在靶上形成负偏压,使得溅射过程继续进行。当射频电压施加到目标上时,一个射频周期将被分成两个部分。在周期的前半段,由于电子的质量远小于Ar离子的质量,所以会以非常快的速度飞向靶材,与靶材表面的Ar离子发生中和反应,使靶材附近的电位降低。同时,大量电子在靶处迅速积累,电位降低,形成负电位,这样即使在正半周也会吸引Ar离子加速靶的运动,轰击靶。在负半周期中,溅射发生的速率是上半周期的几倍。因此,直流磁控溅射电源不仅发生在负半周,也发生在正半周,可以显著提高镀膜效率。

  但在直流磁控溅射电源​的过程中,会产生大量的二次电子,二次电子会飞向基板,使基板温度升高,同时使基板上的涂层带电,损坏基板。

  3.离子束溅射

  离子束溅射是一种相对较新的溅射方法。在这种溅射方法中,可以有一个或两个离子源。相应地,离子束溅射法可以分为一次离子束溅射和二次离子束溅射。在一次离子束溅射中,离子束直接由靶膜组分离子组成,其能量较低,因此到达基片后沉积成膜。二次离子束溅射中的离子束由高能惰性气体离子(Ar离子)组成,轰击靶,将靶原子或原子团沉积在基片上。该结构的特征在于具有独立于靶和衬底的两个离子源。离子源1发射Ar离子,离子源2的主要作用是调控沉积的薄膜在某些方面表现出更好的性能。离子束溅射可以解决衬底温升的问题。另外,通过控制离子束的种类和能量,很容易制备各种成分的薄膜,特别适合制备多成分薄膜。

 

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