電子在電場有作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片。氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉積在基片上成膜。二次電子在加速飛向基片的過程中受到磁場洛侖磁力的影響，被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高，二次電子在磁場的作用下圍繞靶面作圓周運(yùn)動(dòng)，該電子的運(yùn)動(dòng)路徑很長，在運(yùn)動(dòng)過程中不斷的與氬原子發(fā)生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材，經(jīng)過多次碰撞后電子的能量逐漸降低，擺脫磁力線的束縛和延長電子的運(yùn)動(dòng)路徑，改變電子的運(yùn)動(dòng)方向，提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量。

一、直流磁控濺射   磁控濺射鍍膜設(shè)備是在直流濺射陰極靶中增加了磁場，利用磁場的洛倫茲力束縛和延長電子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，增加電子與氣體原子的碰撞機(jī)會(huì)，導(dǎo)致氣體原子的離化率增加，使得轟擊靶材的高能離子增多和轟擊被鍍基片的高能電子的減少。平面磁控濺射的優(yōu)點(diǎn)：1.靶功率密度可到 12W／cm2；2.靶電壓可到600V；3.氣體壓強(qiáng)可到到0.5Pa。平面磁控濺射的缺點(diǎn)：靶材在跑道區(qū)形成濺射溝道，整個(gè)靶面刻蝕不均勻，靶材利用率只有20％～30％。

二、射頻（RF）濺射  沉積絕緣薄膜的原理 ：將一負(fù)電位加在置于絕緣靶材背面的導(dǎo)體上，在輝光放電的等離子體中，當(dāng)正離子向?qū)w板加速飛行時(shí)，轟擊其前置的絕緣靶材使其濺射。這種濺射只能維持10－7秒的時(shí)間，此后在絕緣靶板上積累的正電荷形成的正電位抵消了導(dǎo)體板上的負(fù)電位，因此停止了高能正離子對(duì)絕緣靶材的轟擊。此時(shí)，如果倒轉(zhuǎn)電源極性，電子就會(huì)轟擊絕緣板，并在10－9秒時(shí)間內(nèi)中和掉絕緣板上的正電荷，使其電位為零。這時(shí)，再倒轉(zhuǎn)電源極性，又能產(chǎn)生10－7秒時(shí)間的濺射。射頻濺射的優(yōu)點(diǎn)：既可濺射金屬靶材，也可鍍絕緣體的介質(zhì)靶材。

三、非平衡磁控濺射 如果通過磁控濺射陰極的內(nèi)、外兩個(gè)磁極端面的磁通量不相等，則為非平衡磁控濺射陰極。普通磁控濺射陰極的磁場集中在靶面附近，而非平衡磁控濺射陰極的磁場大量向靶外發(fā)散普通磁控陰極磁場將等離子體緊密地約束在靶面附近，而基片附近等離子體很弱，基片不會(huì)受到離子和電子較強(qiáng)的轟擊。非平衡磁控陰極磁場可將等離子體擴(kuò)展到遠(yuǎn)離靶面處，使基片浸沒其中。

四、反應(yīng)磁控濺射 在濺射過程中供入反應(yīng)氣體與濺射粒子進(jìn)行反應(yīng)，生成化合物薄膜。它可以在濺射化合物靶的同時(shí)供反應(yīng)氣體與之反應(yīng)，也可以在濺射金屬或合金靶的同時(shí)供反應(yīng)氣體與之反應(yīng)來制備既定化學(xué)配比的化合物薄膜。反應(yīng)磁控濺射制備化合物薄膜的優(yōu)點(diǎn)：(1）所用靶材和反應(yīng)氣體是氧、氮、碳?xì)浠衔锏龋ǔＨ菀撰@得高純度制品，有利于制備高純度的化合物薄膜；(2）通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，可以制備化學(xué)配比或非化學(xué)配比的化合物薄膜，從而可調(diào)控膜的特性；(3）基板溫度不高，對(duì)基板限制少；(4）適于大面積均勻鍍膜，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

在反應(yīng)磁控濺射工藝過程中，容易出現(xiàn)化合物濺射的不穩(wěn)定現(xiàn)象，具體主要有：(1)化合物靶體的制備比較困難 ；(2)靶中毒引起的引弧（弧光放電）現(xiàn)象和濺射過程不穩(wěn)定；(3)濺射沉積速率低；(4)膜的缺陷密度高。

五、中頻交流磁控濺射  在中頻交流磁控濺射設(shè)備中，通常兩個(gè)尺寸大小和外形相同的靶并排配置，常稱為孿生靶。它們是懸浮安裝。通常對(duì)兩個(gè)靶同時(shí)供電，中頻交流磁控反應(yīng)濺射過程中，兩個(gè)靶輪流作陽極和陰極，在同半周期互為陽－陰極。當(dāng)靶處于負(fù)半周電位時(shí)，靶面被正離子轟擊濺射；而在正半周時(shí)等離子體的電于被加速到達(dá)靶面，中和在靶面絕緣面上累積的正電荷，這樣既抑制了靶面打火，又消除了“陽極消失”的現(xiàn)象。

中頻交流磁控濺射電源頻率：在10～100kHz，可保證絕緣材料靶和金屬靶面上的絕緣沉積層導(dǎo)通。研究表明，頻率過高，濺射靶的正離子能量低，濺射速率低，在滿足抑制打火的前提下，電源頻率應(yīng)取較低值，一般不高于60～80kHz交流電的波形對(duì)濺射工藝有影響。正弦波形電源的電流響應(yīng)好，一般采用對(duì)稱輸出。推薦中頻交流磁控濺射電源：40kHz正弦波形，對(duì)稱供電，帶有自匹配網(wǎng)絡(luò)的交流電源。中頻雙靶反應(yīng)濺射的優(yōu)點(diǎn)是：（1）沉積速率高。對(duì)硅靶，中頻反應(yīng)濺射的沉積速率是直流反應(yīng)濺射速率的10倍；（2）濺射過程可穩(wěn)定在設(shè)定的工作點(diǎn)；（3）消除了“打火”現(xiàn)象。所制備的絕緣膜的缺陷密度比直流反應(yīng)濺射法的少幾個(gè)數(shù)量級(jí)；（4）基板溫度較高有利于改善膜的質(zhì)量和結(jié)合力；（5）中頻電源比射頻電源容易與靶匹配。其中的一種對(duì)策就是改變電源供電運(yùn)行模式，采用定期反導(dǎo)電的新電源運(yùn)行模式，當(dāng)靶面剛沉積一點(diǎn)絕緣膜就讓離子把它濺走，當(dāng)有正電荷在膜上積聚時(shí)就讓負(fù)電荷把它中和。另一種方法是改變控制模式，選濺射工作點(diǎn)讓靶面維持在金屬型的狀態(tài)，而沉積在基片上剛好合成所需的化合物，保持穩(wěn)定高速沉積條件。本文由澤天傳感歸納整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留。