直流磁控溅射和射频磁控溅射的区别到底是什么啊

如题所述

    直流溅射又称为阴极溅射或二极溅射。其典型的溅射条件为,溅射气压8-14Pa,溅射靶电压3000V,靶电流密度0.5mA/cm2,薄膜沉积速度低于0.1mm/min。

    直流溅射过程中,溅射气压是一个重要的参数,对溅射速率以及薄膜的质量都有很大的影响。在气压低于1Pa时,不容易维持自持放电。这是由于在较低的气压条件下,电子的自由程较长,电子在阳极上消失的几率较大,通过碰撞过程引起气体分子电离的几率较低。并且离子在阳极上溅射的同时发射出二次电子的几率又由于气压较低而相对较小。  

    随着气体压力的升高,电子的平均自由程减小,原子的电离几率增加,溅射电流增加,溅射速率提高。

    但当气体压力过高时,溅射出来的靶材原子在飞向衬底的过程中将会受到过多的散射,部分溅射原子甚至会被散射至靶材表面沉积下来,因而其沉积在衬底上的几率反而下降。

    20世纪70年代开始发展了磁控溅射技术,它的特点是溅射电压大大下降,溅射速率明显提高,另外溅射气压可以较低,通常在0.5Pa。磁控溅射是目前应用最广泛的一种溅射沉积方法。它是在二极直流溅射的基础上,在靶表面附近增加一个磁场。电子由于受电场和磁场的作用,做螺旋运动,大大提高了电子的寿命,增加了电离产额,从而放电区的电离度提高,即离子和电子的密度增加。放电区的有效电阻变小,电压下降。另外放电区集中在靶表面,放电区中的离子密度高,所以入射到靶表面的离子密度大大提高,因而溅射产额大大增加。

    磁控溅射方法典型的工作条件为:溅射气压0.5Pa,靶电压600V,靶电流密度20mA/cm2,薄膜沉积速率2mm/min。

    直流溅射需要靶材具有良好的导电性,对于非金属靶材,需要极高的电压,不容易实现,因此射频溅射方法出现:

    将一负电位加在置于绝缘板背面的导体上,在辉光放电的等离子体中,当正离子向导体板加速飞行时,轰击绝缘板使其溅射。这种溅射只能维持10-7秒的时间,此后在绝缘板上积累的正电荷形成的正电位抵消了导体板上的负电位,因此停止了高能正离子对绝缘板的轰击。此时,如果倒转电源极性,电子就会轰击绝缘板,并在10-9秒的时间内中和掉绝缘板上的正电荷,使其电位为零。这时,再倒装电源极性,又能产生10-7秒时间的溅射。实际溅射工艺的溅射时间至少需要100秒,因此必须使电源极性倒转率f≥107次/秒。该频率的极性转换可利用射频发生器完成,溅射法使用的高频电源的频率已属于射频的范围,其频率区间一般为5 ~ 30MHz。国际上通常采用的射频频率多为美国联邦通讯委员会(FCC)建议的13.56 MHz。

    射频溅射法由于可以将能量直接耦合给等离子体中的电子,因而其工作气压和对应的靶电压较低,其典型的数值为1.0Pa和1000V,靶电流密度约1.0mA/cm2,薄膜的沉积速率约为0.5mm/min。

三者对比:二级溅射已经很少用了,磁控溅射应用非常广泛,而对于陶瓷靶材等非金属靶材,一般采用射频溅射。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2011-05-09
1 直流和射频是对加在靶上的电源所说的。本质区别自然就在直流是持续不间断加在上面,射频是具有一定的频率(13.56MHz)间隔加在靶上的。详细解释只能去看书,还不让粘贴,没人会找本书来给你慢慢敲在这里
2 这个说法不对。直流磁控溅射只能用导电的靶材(靶材表面在空气中或者溅射过程中不会形成绝缘层的靶材),并不局限于金属。譬如,对于铝靶,它的表面极易形成不导电的氧化膜层,造成靶表面电荷积累(靶中毒),严重时直流溅射无法进行。这时候,就需要射频电源,简单的说,用射频电源的时候,有一小部分时间是在冲抵靶上积累的电荷,不会发生靶中毒。

去找本书,《薄膜科学与技术》,里面解释的还行。或者半导体设备的书里面也会有涉及
第2个回答  2011-11-07
其它都一样,就是所用电源不一样。直流运用直流电源,射频运用交流电源(射频属于交流范畴,频率是13.56MHz。我们平常的生活用电频率为50Hz)。还有就是用途不太一样,直流磁控溅射一般用于导电型(如金属)靶材的溅射,射频一般用于非导电型(如陶瓷)靶材的溅射。
第3个回答  2018-03-03
主要的溅射方法可以根据其特征分为以下四种:(1)直流溅射;(2)射频溅射;(3)磁控溅射;(4)反应溅射。另外,利用各种离子束源也可以实现薄膜的溅射沉积。
现在的直流溅射(也叫二级溅射)较少用到,原因是溅射气压较高,电压较高,溅射速率小,膜层不稳定等缺点。
直流溅射发展后期,人们在其表面加上一定磁场,磁场束缚住自由电子后,以上缺点均有所改善,也是现阶段广泛应用的一种溅射方法。
而后又有中频溅射,提高了阴极发电速率,不易造成放电、靶材中毒等现象。
而射频溅射是很高频率下对靶材的溅射,不易放电、靶材可任选金属或者陶瓷等材料。沉积的膜层致密,附着力良好。
如果寻找本质区别是:直流溅射是气体放电的前期,而射频是后期,我们最常见的射频是电焊机。溅射过程所用设备的区别就是电源的区别。
第4个回答  推荐于2018-06-03
主要的溅射方法可以根据其特征分为以下四种:(1)直流溅射;(2)射频溅射;(3)磁控溅射;(4)反应溅射。另外,利用各种离子束源也可以实现薄膜的溅射沉积。
现在的直流溅射(也叫二级溅射)较少用到,原因是溅射气压较高,电压较高,溅射速率小,膜层不稳定等缺点。
直流溅射发展后期,人们在其表面加上一定磁场,磁场束缚住自由电子后,以上缺点均有所改善,也是现阶段广泛应用的一种溅射方法。
而后又有中频溅射,提高了阴极发电速率,不易造成放电、靶材中毒等现象。
而射频溅射是很高频率下对靶材的溅射,不易放电、靶材可任选金属或者陶瓷等材料。沉积的膜层致密,附着力良好。
如果寻找本质区别是:直流溅射是气体放电的前期,而射频是后期,我们最常见的射频是电焊机。溅射过程所用设备的区别就是电源的区别。本回答被提问者和网友采纳