磁控濺射系統的工作原理是指電子在電場E的作用下,在飛向基片過程中與氬原子發生碰撞,使其電離產生出Ar正離子和新的電子;新電子飛向基片,Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶,并以高能量轟擊靶表面,使靶材發生濺射。
磁控濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。入射粒子在靶中經歷復雜的散射過程,和靶原子碰撞,把部分動量傳給靶原子,此靶原子又和其他靶原子碰撞,形成級聯過程。
在(zai)濺(jian)射(she)粒子中,中性的(de)靶(ba)原子或分子沉積在(zai)基片上(shang)形(xing)成薄(bo)膜(mo),而產生的(de)二次電子會受(shou)到電場(chang)和(he)磁場(chang)作用,產生E(電場(chang))×B(磁場(chang))所指(zhi)的(de)方向漂移(yi),簡稱E×B漂移(yi),其運(yun)動(dong)軌跡近似(si)于一條(tiao)擺線。
磁控(kong)濺射包括很多種類。各(ge)有不(bu)同工作原(yuan)理和應用對象。但有一共同點:利(li)用磁場與電(dian)場交(jiao)互作用,使電(dian)子在靶表(biao)面(mian)附(fu)近成螺旋(xuan)狀運行,從而增大(da)電(dian)子撞擊氬氣產生(sheng)離子的概率。所產生(sheng)的離子在電(dian)場作用下撞向靶面(mian)從而濺射出靶材(cai)。
用(yong)磁控(kong)靶源(yuan)濺射(she)金(jin)屬和(he)(he)合金(jin)很容易,點火和(he)(he)濺射(she)很方(fang)便。這是因(yin)為靶(陰極),等離子體,和(he)(he)被(bei)濺零(ling)件(jian)/真(zhen)空(kong)腔體可(ke)形成(cheng)回路。但(dan)(dan)若濺射(she)絕(jue)緣體如(ru)陶瓷則回路斷了(le)。于是人們采(cai)(cai)用(yong)高(gao)頻電源(yuan),回路中(zhong)加入很強的(de)電容。這樣在(zai)絕(jue)緣回路中(zhong)靶材成(cheng)了(le)一個電容。但(dan)(dan)高(gao)頻磁控(kong)濺射(she)電源(yuan)昂貴,濺射(she)速率很小,同(tong)時接(jie)地技術很復(fu)雜,因(yin)而難(nan)大規模(mo)采(cai)(cai)用(yong)。為解決此問題,發明了(le)磁控(kong)反應濺射(she)。