在典型的濺射沉積過程中：

1. 高真空準(zhǔn)備：首先將腔室抽至高真空，以最大限度降低背景氣體與潛在污染物的分壓。

2. 注入工藝氣體：達(dá)到基礎(chǔ)真空后，通入構(gòu)成等離子體的濺射氣體，并通過壓力控制系統(tǒng)將總壓力調(diào)節(jié)至毫托范圍。

3. 激發(fā)等離子體：在陰極（通常位于濺射靶后方）與陽極（通常接地）之間施加高壓，以啟動等離子體。

4. 氣體電離與靶材轟擊：

   • 濺射氣體中的電子被陰極加速，與周圍氣體原子碰撞，使其電離。

   • 帶正電的氣體離子在電場作用下加速轟向帶負(fù)電的陰極（靶材），與靶面發(fā)生高能碰撞。

5. 原子濺射與薄膜沉積：碰撞將靶材原子濺射出來，這些原子獲得足夠動能飛向基片表面并沉積成膜。

6. 工藝氣體選擇：為促進(jìn)高能碰撞、提高沉積速率，通常選擇氬、氙等高分子量氣體作為濺射氣體。若進(jìn)行反應(yīng)濺射，可通入氧氣、氮氣等反應(yīng)氣體。

磁控濺射的技術(shù)優(yōu)勢

磁控濺射源利用強磁場將電子約束在靶材表面附近，此舉不僅提高了等離子體密度和沉積速率，還避免了高能電子直接轟擊基片或生長中的薄膜而造成損傷。

與其他PVD技術(shù)相比，磁控濺射無需熔化蒸發(fā)源材料，因而具備顯著優(yōu)勢：

• 源材料多樣性：幾乎可沉積任何材料，無論其熔點多高。

• 靈活的源布局：可根據(jù)基片和鍍層要求，在腔室內(nèi)任意縮放和布置濺射源。

• 成分保持性：能夠沉積合金和化合物薄膜，并保持與靶材相近的化學(xué)成分。

成功的磁控濺射工藝需要選擇合適的電源系統(tǒng)，常見的有直流磁控濺射、射頻磁控濺射?和?脈沖直流濺射。

在PVD濺射中，主要采用以下三種先進(jìn)技術(shù)：磁控濺射、高功率脈沖磁控濺射?與雙磁控濺射。

• 磁控濺射
  該技術(shù)利用等離子體中的氬離子轟擊靶材，將其原子濺射出來，從而在工件表面形成光滑的涂層。通過電磁線圈可精確調(diào)控涂層的硬度和致密性。

• 高功率脈沖磁控濺射
  HiPIMS是磁控濺射的一種先進(jìn)模式，它采用高功率脈沖來產(chǎn)生高度電離的靶材原子。這種方法能制備出極其堅硬、致密且具有卓越耐磨性能的涂層。

• 雙磁控濺射
  DMS采用雙電源系統(tǒng)，確保兩個濺射陰極始終保持良好的導(dǎo)電性，從而顯著提高了工藝的穩(wěn)定性與可控性。可對反應(yīng)氣體流量進(jìn)行精密控制，從而實現(xiàn)如三氧化二鋁（Al?O?）等復(fù)雜金屬氧化物涂層的沉積。

應(yīng)用領(lǐng)域

?集成電路
用于沉積芯片中的金屬互連線（如鋁、銅）、阻擋層（如鉭、氮化鉭）以及晶體管柵極等。

?薄膜元件
在硅片或陶瓷基板上制備精密的無源元件，如薄膜電阻、電容。

?精密光學(xué)
為相機鏡頭、激光反射鏡、光學(xué)傳感器等鍍制二氧化硅、二氧化鈦等多層介質(zhì)膜，實現(xiàn)增透、高反射或濾光功能。

?大型平板顯示
用于在玻璃基板上沉積氧化銦錫（ITO）透明導(dǎo)電膜，作為觸摸屏、液晶顯示器的電極。

?節(jié)能玻璃
在建筑和汽車玻璃上鍍制低輻射（Low-E）膜層，以反射紅外線，實現(xiàn)隔熱保溫。

?工具涂層
在切削刀具、模具表面沉積氮化鈦（TiN）、氮化鋁鈦（AlTiN）等超硬陶瓷涂層，極大提高其硬度、耐磨性和使用壽命。

?機械部件
為發(fā)動機零部件、傳動系統(tǒng)等提供類金剛石（DLC）等潤滑與耐磨涂層，減少摩擦與能耗。

?消費品外觀
廣泛應(yīng)用于手表、手機中框、衛(wèi)浴五金等產(chǎn)品，鍍制氮化鋯（ZrN）、氧化鋯等涂層，提供持久耐磨的金色、黑色、香檳色等多種時尚色彩。

?柔性電子
在聚合物等柔性基板上低溫沉積ITO或金屬網(wǎng)格，用于制造可彎曲的顯示屏和傳感器。

?新能源
用于制備薄膜太陽能電池的吸收層與電極，以及燃料電池的催化涂層。

?生物醫(yī)學(xué)
在手術(shù)工具和醫(yī)療植入體（如人工關(guān)節(jié)）上沉積氧化鈦、氧化鋯等生物相容性涂層，改善其使用性能與壽命。