用磁控溅射制备薄膜材料的概述 1 .引言 溅射技术属于PVD（物理气相沉积）技术的一种，是一种重要的薄膜材料制备的方法。它是利用带电荷的粒子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的物质制成的靶电极（阴极），并将靶材原子溅射出来使其沿着一定的方向运动到衬底并最终在衬底上沉积成膜的方法。磁控溅射是把磁控原理与普通溅射技术相结合利用磁场的特殊分布控制电场中的电子运动轨迹，以此改进溅射的工艺。磁控溅射技术已经成为沉积耐磨、耐蚀、装饰、光学及其他各种功能薄膜的重要手段。 2 .溅射技术的发展 1852 年，格洛夫 (Grov e)发现阴极溅射现象 ，从而为溅射技术的发展开创了先河。采用磁控溅射沉积技术制取薄膜是在上世纪三四十 年代开始的，但在上世纪 70 年代中期以前，采蒸镀的方法制取薄 膜要比采用磁控溅射方法更加广泛。这是凶为当时的溅射技术140 刚起步，其溅射的沉积率很低，而且溅射的压强基本上在lpa 以上但是与溅射同时发展的蒸镀技术由于其镀膜速率比溅射镀膜高一个数量 级，使得溅射镀膜技术一度在产业化的竞争中处于劣势溅射镀膜产业化 是在1963 年，美国贝尔实验室和西屋电气公司采用长度为10 米的连续溅射镀膜装置，镀制集成电路中的钽膜时首次实现的。在1974年，由 J．Chapin 发现了平衡磁控溅射后，使高速、低温溅射成为现实，磁控溅射更加快速地发展起来 。 溅射技术先后经历了二级、三级和高频溅射。二极溅射是最早采用，并且是目前最简单的基本溅射方法。二极溅射方法虽然简单，但放电不稳定，而且沉积速率低。为了提高溅射速率以及改善膜层质量，人们在二极溅射装置的基础上附加热阴极，制作出三极溅射装置。 然而像这种传统的溅射技术都有明显的缺点： 1）．溅射压强高、污染严重、薄膜纯度差 2）．不能抑制由靶产生的高速电子对基板的轰击，基片温升高、淀积速率低 3）．灯丝寿命低，也存在灯丝对薄膜的污染问题 3.磁控溅射的原理： 磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。具有低温、高速两大特点。 电子在加速的过程中受到磁场洛仑兹力的作用，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内： F=－q(E+v×B) 电子的运动的轨迹将是沿电场方向加速，同时绕磁场方向螺旋前进的复杂曲线。即磁场的存在将延长电子在等离子体中的运动轨迹，提高了它参与原子碰撞和电离过程的几率，因而在同样的电流和气...
