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溅射镀膜是在真空室中用高能粒子轰击靶表面的技术。靶中的原子和其他粒子被粒子的动量转移击落,并沉淀在衬底上形成薄膜。该工艺具有溅射面积小、溅射材料可控性强、溅射速度快等优点。因此,近年来得到了迅速的发展和广泛的应用。
溅射技术中的沉积方法有很多种,如直流双极溅射、三极(或四极)溅射和磁控溅射。
1、双极溅射
双极溅射是早和相对简单的基本溅射方法。
该装置由阴极和阳极组成。采用薄膜材料(导体)制成的靶作为阴极,工件框架作为阳极(接地)。两极之间的距离通常在几厘米到十厘米之间。当真空室中的电场强度达到一定值时,两电极之间发生异常辉光放电。加速等离子体中的Ar+离子轰击阴极靶,靶原子沉积在衬底上形成薄膜。
采用射频电源作为靶阴极电源,可以制作双极射频溅射装置,用磁控管溅射绝缘材料。
2、三极管溅射
双极溅射虽然方法简单,但放电不稳定,沉积速率低。为了提高溅射速率和薄膜质量,在双极溅射装置的基础上,加入加热阴极制备了三极管溅射装置。
通过改变电子发射电流和加速电压可以控制等离子体密度。靶电压可以控制靶的离子轰击能量,解决偶极溅射中靶电压、靶电流和靶电压之间的矛盾。
三极管溅射的缺点是等离子体密度不均匀,放电不稳定,薄膜厚度不均匀。为此,在三极溅射的基础上增加辅助阳极,形成四极溅射。
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