磁控濺射是物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）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(jiǎn)單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

磁控濺射原理

電子在電場(chǎng)E的作用下，在飛向基片過程中與氬原子發(fā)生碰撞，使其電離產(chǎn)生出Ar正離子和新的電子；新電子飛向基片，Ar離子在電場(chǎng)作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射。

在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜，而產(chǎn)生的二次電子會(huì)受到電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生E（電場(chǎng)）×B（磁場(chǎng)）所指的方向漂移，簡(jiǎn)稱E×B漂移，其運(yùn)動(dòng)軌跡近似于一條擺線。若為環(huán)形磁場(chǎng)，則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)路徑不僅很長(zhǎng)，而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi)，并且在該區(qū)域中電離出大量的Ar 來(lái)轟擊靶材，從而實(shí)現(xiàn)了高的沉積速率。

隨著碰撞次數(shù)的增加，二次電子的能量消耗殆盡，逐漸遠(yuǎn)離靶表面，并在電場(chǎng)E的作用下最終沉積在基片上。由于該電子的能量很低，傳遞給基片的能量很小，致使基片溫升較低。

磁控濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。入射粒子在靶中經(jīng)歷復(fù)雜的散射過程，和靶原子碰撞，把部分動(dòng)量傳給靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成級(jí)聯(lián)過程。在這種級(jí)聯(lián)過程中某些表面附近的靶原子獲得向外運(yùn)動(dòng)的足夠動(dòng)量，離開靶被濺射出來(lái)。

磁控濺射一般分為二種：直流濺射和射頻濺射，其中直流濺射設(shè)備原理簡(jiǎn)單，在濺射金屬時(shí)，其速率也快。而射頻濺射的使用范圍更為廣泛，除可濺射導(dǎo)電材料外，也可濺射非導(dǎo)電的材料，同時(shí)還司進(jìn)行反應(yīng)濺射制備氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射頻的頻率提高后就成為微波等離子體濺射，常用的有電子回旋共振(ECR)型微波等離子體濺射。

磁控濺射原理 圖源：百度百科

磁控濺射靶材

靶材制約著薄膜的物理、力學(xué)性能，影響鍍膜質(zhì)量，因而靶材質(zhì)量評(píng)價(jià)較為嚴(yán)格，主要應(yīng)滿足如下要求；

1)雜質(zhì)含量低，純度高。靶材的純度影響薄膜的均勻性。 2)高致密度。高致密度靶材具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使用這種靶材鍍膜，濺射功率小，成膜速率高，薄膜不易開裂，靶材使用壽命長(zhǎng)，而且濺鍍薄膜的電阻率低，透光率高。 3)成分與組織結(jié)構(gòu)均勻。靶材成分均勻是鍍膜質(zhì)量穩(wěn)定的重要保證。 4)晶粒尺寸細(xì)小。靶的晶粒尺寸越細(xì)小，濺鍍薄膜的厚度分布越均勻，濺射速率越快。

濺射靶材主要應(yīng)用于電子及信息產(chǎn)業(yè)，如電池，集成電路、信息存儲(chǔ)、液晶顯示屏、激光存儲(chǔ)器、電子控制器件等;亦可應(yīng)用于玻璃鍍膜領(lǐng)域;還可以應(yīng)用于耐磨材料、高溫耐蝕、高檔裝飾用品等行業(yè)。

靶材的分類

形狀分類

根據(jù)形狀可分為方靶，圓靶，異型靶。

成分分類

根據(jù)成份可分為金屬靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材。

應(yīng)用領(lǐng)域分類

根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域分為微電子靶材、磁記錄靶材、光碟靶材、貴金屬靶材、薄膜電阻靶材、導(dǎo)電膜靶材、表面改性靶材、光罩層靶材、裝飾層靶材、電極靶材、封裝靶材、其他靶材。

磁控濺射靶材

磁控濺射鍍膜靶材：

金屬濺射鍍膜靶材，合金濺射鍍膜靶材，陶瓷濺射鍍膜靶材，硼化物陶瓷濺射靶材，碳化物陶瓷濺射靶材，氟化物陶瓷濺射靶材 ，氮化物陶瓷濺射靶材 ，氧化物陶瓷靶材，硒化物陶瓷濺射靶材 ，硅化物陶瓷濺射靶材 ，硫化物陶瓷濺射靶材 ，碲化物陶瓷濺射靶材 ，其他陶瓷靶材，摻鉻一氧化硅陶瓷靶材(Cr-SiO)，磷化銦靶材(InP)，砷化鉛靶材(PbAs)，砷化銦靶材(InAs)。

高純高密度濺射靶材有：

濺射靶材(純度：99.9%-99.999%)

1. 金屬靶材：

鎳靶、鈦靶、鋅靶、鉻靶、鎂靶、鈮靶、錫靶、鋁靶、銦靶、鐵靶、鋯鋁靶、鈦鋁靶、鋯靶、鋁硅靶、硅靶、銅靶、鉭靶、鍺靶、銀靶、鈷靶、金靶、釓靶、鑭靶、釔靶、鈰靶、鎢靶、鎳鉻靶、鉿靶、鉬靶、鐵鎳靶、鎢靶等金屬濺射靶材。

2. 陶瓷靶材

ITO靶、AZO靶、氧化鎂靶、氧化鐵靶、氮化硅靶、碳化硅靶、氮化鈦靶、氧化鉻靶、氧化鋅靶、硫化鋅靶、二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化鈰靶、二氧化鋯靶、五氧化二鈮靶、二氧化鈦靶、二氧化鋯靶，、二氧化鉿靶，二硼化鈦靶，二硼化鋯靶，三氧化鎢靶，三氧化二鋁靶五氧化二鉭，五氧化二鈮靶、氟化鎂靶、氟化釔靶、硒化鋅靶、氮化鋁靶，氮化硅靶，氮化硼靶，氮化鈦靶，碳化硅靶，鈮酸鋰靶、鈦酸鐠靶、鈦酸鋇靶、鈦酸鑭靶、氧化鎳靶等陶瓷濺射靶材。

3.合金靶材

鎳鉻合金靶、鎳釩合金靶、鋁硅合金靶、鎳銅合金靶、鈦鋁合金、鎳釩合金靶、硼鐵合金靶、硅鐵合金靶等高純度合金濺射靶材。

編輯：黃飛