薄膜溅射

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薄膜溅射
      溅射是微电子制造中，不用蒸发而进行金属膜沉积的主要替代方法。第一次发现溅射现象是在1852年，Langmuir在20世纪20年代将其发展成为一种薄膜沉积技术。溅射的台阶覆盖痹霍发好，辐射缺陷远少于电子束蒸发，在制作复合材料膜和合金时性能更好，这些优点使得溅射金属沉积技术成为大多数硅基工艺的最佳选择。
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      简单的溅射系统sputter.jpg所示。在真空腔中有一个平行板等离子反应器，非常类似于简单的反应离子刻蚀系统。对于溅射应用，等离子腔体总归要构造成能使高能离子轰击到溅射靶上，溅射靶含有所要沉积的材料。溅射时，将靶材料，而不是圆片，放置在具有最大离子流的电极上。为了收集尽可能多的出射原子，在简单溅射系统中，阴极与阳极相距很近，通常小于10cm。用某种惰性气体充入此腔体，腔内气体压力维持在0.1Torr左右，这使得平均自由程有几百微米的量级。

      由于该工艺的物理特点，可用溅射沉积的金属种类很多。在溅射元素金属时，因为简单的直流溅射具有较大溅射速率，故优先采用；而溅射绝缘材料如SiO2时，应当用RF等离子体。如果靶材是合金或化合物，所沉积材料的化学配比会比靶材料略有所不同。无论如何，当溅射速率不同时，可以看到靶的表面集聚更多的溅射速率较低的材料，这将使沉积薄膜的成分重新接近于靶体材料（只在靶温度足够低，固态扩散受到抑制时才正确），因而溅射不仅对于元素，而且对很宽范围内材料的沉积具有很大吸引力。