磁控溅射法制备薄膜实验报告

实验磁控溅射法制备薄膜材料磁控溅射法制备薄膜材料的步骤如下：1.靶材选择：选择可以溅射制备薄膜的材料作为溅射靶材。

这些材料通常是单质金属、合金或化合物，如金、银、铜、铝、氧化物等。

2.基底处理：将制备薄膜的基底进行清洗和表面处理，以保证薄膜的附着力和质量。

3.靶材安装：将靶材安装在溅射器的靶架上。

4.真空抽气：将溅射室进行抽气，以建立良好的真空环境。

这可以防止杂质、气体和水分对薄膜质量的影响。

5.溅射气体调节：调节溅射气体（通常是氩气）的流量和压力，以维持合适的工作气氛。

6.加热基底：通过加热基底，可以提高薄膜附着力和晶体质量。

7.确定溅射条件：根据需要制备的薄膜材料，调节溅射功率、工作气氛和溅射时间等参数，以保持溅射过程的稳定和合适的溅射速率。

8.溅射过程：通过加大靶架上的电流，激发高能粒子与靶材相互作用，使靶材表面的原子蒸发并沉积在基底上。

9.薄膜测量：制备完成后，进行薄膜的物理、化学性质的测试和表征，如薄膜的厚度、表面形貌、晶体结构、成分等。

磁控溅射法制备薄膜材料具有以下优点：1.良好的控制性：可以通过调节溅射参数（如功率、压力等）来控制薄膜的结构和性质。

2.高纯度材料：由于溅射过程中没有反应，制备的薄膜材料具有高度的化学纯度。

3.多种材料选择：不仅可以制备金属薄膜，还可以制备合金、氧化物、硅等其他材料的薄膜。

4.优异的附着性：磁控溅射法制备的薄膜与基底之间具有较好的附着性，可以在多种基底上制备。

5.溅射速率高：与其他制备薄膜的方法相比，磁控溅射的溅射速率较高，制备时间较短。

磁控溅射法制备薄膜材料的应用非常广泛。

例如，浮法玻璃制备中使用的氧化物和金属薄膜、电子器件制造中的金属和半导体薄膜、太阳能电池中的透明导电膜、光学镀膜中的金属和二氧化硅薄膜等。

此外，磁控溅射法还可以用于制备多层薄膜、纳米结构薄膜以及复合薄膜等特殊结构的材料。

总结起来，实验磁控溅射法制备薄膜材料是一种简便、可控性强且应用广泛的方法。

磁控溅射法制备Cu膜摘要沉积速率高、基材温升低的磁控溅射工艺,已经成为半导体集成电路金属化工艺的主流。

本文重点对在硅晶圆上溅射金属铜薄膜的实际镀膜过程中的淀积速率进行了理论和实验研究。

结果表明淀积速率随工作气压的增大先增大后减小;随着温度增大而减小,但均匀性增强;当入射离子的能量超过溅射阈值时,淀积速率随着溅射功率的增加先增加后下降;同时还讨论了溅射功率、淀积时间对膜厚和膜质量的影响。

以上结论对于获得良好的镀膜工艺控制是很有意义的。

关键词溅射;集成电路金属化;淀积速率影响因素;最佳工艺条件Magnetron Sputtering Cu filmAbstractThe high deposition rate,substrate temperature rise of low-magnetron sputtering process, has become the mainstream of the semiconductor integrated circuit metallization process. This article focuses on theoretical and experimental research in the actual coating process of the sputtering of copper films on silicon wafers in the deposition rate. Studies have shown that the deposition rate first increases with increasing working pressure and then decreases; deposition rate decreases as the temperature increases, but the enhanced uniformity; when the incident ion energy greater than the sputtering threshold, the deposition rate With the sputtering power increased first and then decreased; and sputtering power, deposition time on the film thickness and film quality. The conclusion is very significant to get a good coating process control.Keywords M agnetron sputtering; IC metallization; D eposition rate and influencing factors; O ptimum process conditions目录第1章绪论................................................................................................... 错误!未定义书签。

虚拟仿真实验报告在此虚拟仿真实验中，我们可以利用AFM测量到四种不同氢气分压和沉积时间的条件下，氢化纳米硅薄膜的晶化情况、晶粒大小及表面形貌，如图1、图2、图3、图4所示。

图1 氢气分压为60%，沉积时间15分钟图2 氢气分压为60%，沉积时间60分钟图3 氢气分压为75%，沉积时间60分钟图4 氢气分压为75%，沉积时间180分钟（2）射频磁控溅射工作原理磁控溅射可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。

直流溅射装置不能用来溅射沉积绝缘介质薄膜。

为了溅射沉积绝缘材料，人们将直流电源换成交流电源。

由于交流电源的正负性发生周期交替，当溅射靶处于正半周时，电子流向靶面，中和其表面积累的正电荷，并且积累电子，使其表面呈现负偏压，导致在射频电压的负半周期时吸引正离子轰击靶材，从而实现溅射。

辉光放电是在真空中，两个电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象，是溅射镀膜的基础。

溅射镀膜基于荷能离子轰击靶材时的溅射效应，而整个溅射过程都是建立在辉光放电的基础之上的，即溅射离子都来源于气体放电。

磁控溅射是利用环状磁场控制下的辉光放电，使用的交流电源主要有双极性脉冲（矩形波或正弦波）中频靶电源与射频靶电源。

高真空多功能磁控溅射镀膜系统，如图5所示，主要由溅射真空室组件、永磁磁控溅射靶、直流电源、射频电源、单基片加热台组件、工作气路、抽气系统、安装机台、真空测量及计算机控制系统等部分组成。

图5 高真空多功能磁控溅射镀膜系统在仿真实验中，磁控溅射设备的所有设备可如图6进行真实3D模拟，镀膜溅射过程的真空溅射室以及辉光放电过程可如图7和图8真实模拟。

图6 3D仿真模拟磁控溅射设备图7 3D仿真模拟真空溅射室图8 3D仿真模拟辉光放电过程（3）原子力显微镜工作原理原子力显微镜是通过探针与样品之间微弱的相互作用力来获得表面信息。

当两个原子彼此靠近时，电子云发生重叠，原子之间产生了排斥力，通过采集微悬臂的位移，即可得到物体表面的形貌。

《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》一、引言透明导电氧化物薄膜作为一种重要的功能材料，在光电、电磁、热学等领域具有广泛的应用。

近年来，随着科技的发展，透明导电氧化物薄膜的制备技术也在不断进步。

其中，磁控溅射法因其制备工艺简单、薄膜质量高、可重复性好等优点，成为制备透明导电氧化物薄膜的常用方法之一。

本文将详细介绍磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜的过程，并对其性能进行研究。

二、磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜2.1 实验材料与设备实验材料主要包括靶材（如氧化锡、氧化铟等）、基底（如玻璃、石英等）以及氩气等。

实验设备为磁控溅射镀膜机，该设备具有高真空度、高溅射速率、低损伤等特点。

2.2 制备过程（1）将基底清洗干净，放入磁控溅射镀膜机中；（2）将靶材安装在磁控溅射镀膜机的靶材托盘上；（3）将氩气通入磁控溅射镀膜机内，调整气压至合适范围；（4）开启磁控溅射镀膜机的电源，调节溅射功率和溅射时间；（5）当靶材表面开始发生溅射现象时，基底上的透明导电氧化物薄膜开始沉积；（6）在设定的时间结束后，关闭电源，停止溅射。

2.3 工艺参数优化在实验过程中，可以通过调整磁控溅射镀膜机的工艺参数（如溅射功率、溅射时间、工作气压等），来优化透明导电氧化物薄膜的制备过程。

在实验过程中，需要控制好各参数的配合关系，以获得最佳的薄膜质量和性能。

三、性能研究3.1 结构性能研究通过X射线衍射（XRD）技术对制备的透明导电氧化物薄膜进行结构分析。

通过XRD图谱可以确定薄膜的晶体结构、晶格常数等参数。

此外，还可以利用扫描电子显微镜（SEM）观察薄膜的表面形貌，分析薄膜的致密性和颗粒大小。

3.2 电学性能研究通过四探针法测量透明导电氧化物薄膜的电阻率、方块电阻等电学性能参数。

同时，还可以通过霍尔效应测试等方法研究薄膜的载流子浓度、迁移率等电学性质。

通过这些研究，可以评估薄膜的导电性能及其在器件中的应用潜力。

3.3 光学性能研究通过紫外-可见光分光光度计（UV-Vis）测量透明导电氧化物薄膜的光学性能参数，如透光率、反射率等。

磁控溅射实验姓名：孟超学号：38092105一、磁控溅射原理磁控溅射是制备固体薄膜的重要技术手段之一，已被广泛地应用于科学研究和工业生产中。

磁控溅射的原理是，电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出氩离子和电子，电子飞向基片，氩离子在电场的加速作用下轰击靶材，溅射出靶材原子或分子，呈中性的靶原子或分子沉积在基片上形成的薄膜。

电子在加速飞向基片的过程中受到靶表面附近磁场洛仑兹的影响，被束缚在靠近靶面区域内做螺旋运动，导致更多的碰撞产生更多的电离，使得该区域内等离子体密度很高。

在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子体密度很高。

在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材。

磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。

电子的归宿不仅仅是基片，真空室内壁及靶源阳极也是电子归宿。

但一般基片与真空室及阳极在同一电势。

磁场与电场的交互作用使单个电子轨迹呈三维螺旋状，而不仅仅在靶面圆周运动。

至于靶面圆周型的溅射轮廓，那是靶源磁场磁力线呈圆周形状。

磁力线分布方向不同会对成膜有很大关系。

磁控溅射的基本原理是利用Ar-02混合气体中等离子体在电场和交谈磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到若何表面而成膜。

磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。

该技术可以分为直流磁控溅射法和射频溅射法。

二、实验过程a)准备基片首先，我们是这学期做这个实验的第一组。

实验中使用的基片也是新买的，所以清洗的过程比较简便。

先是用蒸馏水简单漂洗，之后放到超声波振荡清洗槽中做进一步清洗。

b)放置基片开真空室前，必须确保真空室处于大气压状态。

打开位于机器后方的放气阀，渐渐增加腔内气压，当放气声音消失时不要立刻打开真空室，须等放气彻底再打开以免损坏机器。

实验三十六磁控溅射法制备导电薄膜实验名称：磁控溅射法制备导电薄膜实验项目性质：综合训练所涉及课程：薄膜电子材料与元器件，电子信息材料科学基础，真空技术基础计划学时：3学时一、实验目的1．了解真空的获得方法和测量技术；2．了解机械泵、分子泵工作原理和操作方法；3．掌握物理汽相沉积法制备薄膜材料的原理和方法；4．掌握磁控溅射镀膜机的操作方法。

二、实验原理1．真空的获得和测量见（实验一）2．磁控溅射法制备薄膜材料的原理溅射法是物理气相淀积薄膜的方法之一。

溅射法是利用带电离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的靶电极。

在离子能量合适的情况下，入射离子在与靶表面原子的碰撞过程中使靶原子溅射出来。

这些被溅射出来的原子将带有一定的动能，并沿一定方向射向衬底，从而实现了在衬底上的薄膜沉积。

表征溅射特征得参量主要有溅射阈值，溅射率，溅射原子的速度和能量等。

溅射阈值：采用溅射法制备的薄膜种类很多，所需要的靶材种类也很多。

对于每一种靶材，都存在一个能量阈值，低于这个值就不会发生溅射现象。

不同靶材其溅射阈值不同。

溅射率：它表示正离子轰击作为阴极的靶材时，平均每个正离子能从靶材上打出的原子数目，就是被溅射出来的原子数与入射离子数之比。

溅射率的大小与入射离子的能量、种类、靶材的种类，入射离子的入射角等因素有关。

溅射原子的能量和速度：溅射原子的平均逸出能量，随入射离子能量的增加而增加；在相同轰击能量下，原子逸出能量随入射离子质量线性增加；不同靶材具有不同的原子逸出能量，溅射率高的靶材料，原子平均逸出能通常较低。

具体溅射方式较多，例如直流溅射，射频溅射，磁控溅射，反应溅射，离子束溅射，偏压溅射等。

也可根据实际应用，将上述各种方法结合起来构成某种新方法，如将磁控溅射和反应溅射结合起来就构成磁控反应溅射，磁控射频溅射等。

磁控溅射技术作为一种沉积速率较高，工作气体压强较低的溅射技术具有其独特的优越性。

因为速度为V的电子在电场E和磁感应强度B的磁场中运动时，既受电场力的作用，又受洛仑兹力的作用，则电子的运动轨迹将是沿电场方向加速，同时绕磁场方向螺旋前进电子的运动路径由于磁场的作用而大幅度地增加，提高了与原子的碰撞几率，从而有效地提高了气体的离化效率和薄膜的沉积速率。

磁控溅射制备TiAlN薄膜及性能分析的开题报告一、选题背景TiAlN薄膜作为一种优异的高温耐磨涂层，广泛应用于刀具、模具、航空航天等领域。

传统的TiAlN薄膜制备方法包括物理气相沉积、化学气相沉积等，但这些方法所需设备复杂，生产周期长，成本相对较高。

磁控溅射法具有设备简单、反应时间短、成本低廉等优点，因此成为了制备TiAlN薄膜的理想方法。

二、研究目的本论文旨在通过磁控溅射法制备TiAlN薄膜，并对其性能进行分析。

具体研究内容包括制备过程中工艺条件的优化，TiAlN薄膜的微观结构、物理性质以及在高温高压环境下的应用性能等方面。

三、研究内容1. 制备TiAlN薄膜的磁控溅射工艺研究在磁控溅射制备TiAlN薄膜中，各工艺参数的设定对薄膜品质有很大的影响。

本研究将对溅射功率、溅射时间、氩气流量等工艺条件进行优化，以达到制备优质TiAlN 薄膜的目的。

2. TiAlN薄膜微观结构和物理性质的表征本研究将使用扫描电镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线显微衍射（XRD）等表征手段，对制备的TiAlN薄膜进行表征。

研究膜层晶体结构、晶格常数、晶粒尺寸、薄膜厚度等微观结构特征；同时研究薄膜的硬度、粘着力、磨损性能等物理性质。

3. TiAlN薄膜在高温高压环境下的性能分析针对TiAlN薄膜的高温耐磨性能，在本研究中，将对TiAlN薄膜在高压高温环境下的硬度、摩擦系数和磨损量进行测试。

此外，还将通过扫描电镜等手段，研究TiAlN 薄膜在高温高压环境下的微观结构和表面形貌变化情况。

四、研究意义本研究可以为制备高品质TiAlN薄膜提供一种新的制备方法，并为TiAlN薄膜的应用提供了信息。

同时，对磁控溅射制备TiAlN薄膜的工艺条件进行优化也具有一定的推广意义。

直流磁控溅射法制备ito薄膜的研究
直流磁控溅射法是一种制备ITO薄膜的常用方法。

ITO薄膜是一种透明导电薄膜，具有优异的光学和电学性能，广泛应用于平板显示器、太阳能电池、触摸屏等领域。

该方法的制备过程是在真空条件下，将ITO靶材表面的原子通过氩离子轰击而释放出来，然后在基底表面沉积形成薄膜。

在制备过程中，氩离子的能量和流量、靶材的温度和纯度、基底的形状和材料等因素都会影响薄膜的性能。

研究表明，直流磁控溅射法制备的ITO薄膜具有较高的透明度和导电性能，且薄膜厚度均匀、致密度高、结晶度好。

同时，该方法具有操作简便、成本低廉、生产效率高等优点。

然而，该方法也存在一些问题。

例如，靶材表面的氧化物会影响薄膜的导电性能，因此需要采取一些措施来减少氧化物的影响。

此外，氩离子轰击靶材表面会产生热量，导致靶材温度升高，从而影响薄膜的性能。

因此，需要控制氩离子的能量和流量，以及靶材的温度。

总之，直流磁控溅射法是一种制备ITO薄膜的有效方法，具有广泛的
应用前景。

未来，我们可以通过进一步的研究和改进，进一步提高薄膜的性能和稳定性，以满足不同领域的需求。

电子科技大学实验报告姓名：郭章学号：2010054020022指导教师：许向东日期：2013年6月12日一：实验室名称：光电楼薄膜制备实验室二：实验项目名称：薄膜制备工艺流程三：实验原理1，磁控溅射原理：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。

氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。

利用 Ar一02混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。

2，实验室采用的为CK-3磁控溅射沉积真空系统，真空度可达pa103-。

溅射在靶原子沉积之后需要对其进行退火，实验室的的退火温度约为c3000。

此外溅射系统采用直流与射频两种电源模块，能够自由相互转换。

其中直流多对于到点靶材，而射频溅射则可对绝缘体进行溅射。

四，实验目的：1，了解真空溅射技术在实际中的应用。

2，掌握基本的真空溅射镀膜方法3，了解实验中的注意事项五，实验内容对真空溅射镀膜技术的参观以及反思六，实验器材CK-3磁控溅射沉积高真空系统七，实验步骤1) 开循环水电源、阀门；开总控电源，确认电源指示灯正常2) 打开真空机，开机械泵，角阀A ，到真空度达到20Pa 后，关闭角阀A ，开启角阀c3) 设置基地加热温度，开基片架旋转开关和调节转速，开溅射电源。

4) 关闭闸板阀，开角阀B5) 开溅射电源进行溅射。

6) 溅射结束，关闭溅射电源7) 关闭质量流计，设置降温温度。

8) 关闭基片旋转和这么空寂，关闭角阀B ，开放气阀。

9) 升起钟罩，取出样品，然后关闭钟罩，关闭角阀C ，开角阀A 。

10) 关闭总电源，关冷却水，关闭空气压缩机阀门。

八，实验数据及结果分析1）所用气体为Ar 与2O 混合气体，比例为1:5，可根据溅射情况，先后混合时间先后调整。

2）关于溅射系统使用直流或者射频电源应根据实际溅射物改变。