1、第三章第三章 濺射鍍膜技術濺射鍍膜技術 濺射現象是一百多年前格洛夫（濺射現象是一百多年前格洛夫（Grove）發現的。）發現的。 濺射是指濺射是指荷能粒子轟擊固體表面（靶），使固體原子或者荷能粒子轟擊固體表面（靶），使固體原子或者分子從表面射出的現象分子從表面射出的現象。 濺射原子濺射原子 轟擊出來的粒子大多數呈原子狀態轟擊出來的粒子大多數呈原子狀態 荷能粒子荷能粒子 電子、電子、離子（入射離子）離子（入射離子）或中性粒子或中性粒子 濺射可以濺射可以鍍膜鍍膜，也可以進行，也可以進行刻蝕刻蝕。 濺射鍍膜是濺射鍍膜是利用氣體放電產生的正離子在電場作用下高速利用氣體放電產生的正離子在電場作用下高速轟擊

2、陰極靶，使靶材中的原子（或分子）逸出而淀積到被鍍襯轟擊陰極靶，使靶材中的原子（或分子）逸出而淀積到被鍍襯底（或工件）的表面，形成所需要的薄膜底（或工件）的表面，形成所需要的薄膜。 目前已廣泛應用于制備目前已廣泛應用于制備金屬、合金、半導體、氧化物、絕金屬、合金、半導體、氧化物、絕緣介質、化合物半導體、碳化物、氮化物及超導緣介質、化合物半導體、碳化物、氮化物及超導薄膜。薄膜。 濺射鍍膜的特點濺射鍍膜的特點 濺射的基本原理濺射的基本原理 輝光放電、濺射特性、濺射鍍膜過程、濺射機理輝光放電、濺射特性、濺射鍍膜過程、濺射機理 濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型 二極濺射、偏壓濺射、三極或四極濺射、射頻濺射、

3、二極濺射、偏壓濺射、三極或四極濺射、射頻濺射、磁控濺射、對向靶濺射、反應濺射、離子束濺射磁控濺射、對向靶濺射、反應濺射、離子束濺射 濺射鍍膜厚度的均勻性濺射鍍膜厚度的均勻性本章主要內容本章主要內容3.1 濺射鍍膜的特點濺射鍍膜的特點濺射鍍膜與真空鍍膜相比，有如下特點：濺射鍍膜與真空鍍膜相比，有如下特點：q 任何物質都可以濺射，尤其是高熔點金屬、任何物質都可以濺射，尤其是高熔點金屬、低蒸氣壓元素和化合物；低蒸氣壓元素和化合物； 金屬、半導體、絕緣體等，金屬、半導體、絕緣體等， 塊狀、顆粒狀塊狀、顆粒狀 組分相近的、均勻的合金膜、化合物膜、成組分相近的、均勻的合金膜、化合物膜、成分復雜的超導膜分復

4、雜的超導膜 組分完全不同化合物薄膜組分完全不同化合物薄膜q 濺射薄膜與襯底的附著性好；濺射薄膜與襯底的附著性好； 濺射原子的濺射原子的能量較高能量較高，高能粒子淀積在基板上進行能量，高能粒子淀積在基板上進行能量交換，產生較高的熱能，增加了濺射原子與基板的附著力；交換，產生較高的熱能，增加了濺射原子與基板的附著力； 濺射原子會產生濺射原子會產生注入注入現象，在基板上產生偽擴散層；現象，在基板上產生偽擴散層； 基板始終處于等離子區中被基板始終處于等離子區中被清洗和激活清洗和激活，不牢固的淀積，不牢固的淀積原子被清除，凈化且活化基板表面。原子被清除，凈化且活化基板表面。q 濺射鍍膜的密度高、針孔少，

5、膜層純度高；濺射鍍膜的密度高、針孔少，膜層純度高；q 膜層厚度可控性和重復性好。膜層厚度可控性和重復性好。 濺射鍍膜時的放電電流和靶電流可以分別控制，通過控濺射鍍膜時的放電電流和靶電流可以分別控制，通過控制靶電流可以控制膜厚。制靶電流可以控制膜厚。濺射鍍膜的缺點：濺射鍍膜的缺點：q 濺射設備復雜，需要高壓裝置；濺射設備復雜，需要高壓裝置；q 成膜速率較低（成膜速率較低（0.01-0.5 m）。）。3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理 濺射鍍膜基于荷能離子轟擊靶材時的濺射效應，濺射鍍膜基于荷能離子轟擊靶材時的濺射效應，整個濺射過程都是建立在整個濺射過程都是建立在輝光放電輝光放電的基礎上，即濺射的

6、基礎上，即濺射離子都來源于氣體放電。離子都來源于氣體放電。放電方式：放電方式：直流二極濺射直流二極濺射直流輝光放電直流輝光放電三三 極極 濺濺 射射熱陰極支持的輝光放電熱陰極支持的輝光放電射射 頻頻 濺濺 射射射頻輝光放電射頻輝光放電磁磁 控控 濺濺 射射環狀磁場控制下的輝光放電環狀磁場控制下的輝光放電q 直流輝光放電直流輝光放電 輝光放電是在真空度約輝光放電是在真空度約101Pa的稀薄氣體中，的稀薄氣體中，兩個電極之間在一定電壓下產生的一種氣體放電兩個電極之間在一定電壓下產生的一種氣體放電現象。現象。 氣體放電時，兩電極之間的電壓和電流的關氣體放電時，兩電極之間的電壓和電流的關系復雜，不能用

7、歐姆定律描述。系復雜，不能用歐姆定律描述。3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理 無光放電區（無光放電區（AB） 由于宇宙射線產生的游離離子和電子，當在兩極間加上直流電由于宇宙射線產生的游離離子和電子，當在兩極間加上直流電壓，游離離子和電子在直流電壓作用下運動形成電流，壓，游離離子和電子在直流電壓作用下運動形成電流，10-16-10-14A。由于此區域導電但不發光，因此稱為無光放電區。自然游離的離子由于此區域導電但不發光，因此稱為無光放電區。自然游離的離子和電子是有限的，所以隨電壓增加，電流變化很小和電子是有限的，所以隨電壓增加，電流變化很小。3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理3.2 濺射的基

8、本原理濺射的基本原理 湯森放電區（湯森放電區（BC） 隨電壓升高，電子運動速度逐漸加快，由于碰撞使氣體分子開始產生電隨電壓升高，電子運動速度逐漸加快，由于碰撞使氣體分子開始產生電離，電離為正離子和電子，再被電場加速，再電離，使電流平穩地增加。于離，電離為正離子和電子，再被電場加速，再電離，使電流平穩地增加。于是在伏是在伏-安特性曲線出現湯森放電區。安特性曲線出現湯森放電區。由于受到電源的高輸出阻抗限制，電壓由于受到電源的高輸出阻抗限制，電壓呈一常數。電流可在電壓不變的情況下增大。呈一常數。電流可在電壓不變的情況下增大。 上述兩種情況都以自然電離源為前提，且導電而不發光。因上述兩種情況都以自然電

9、離源為前提，且導電而不發光。因此，稱為此，稱為非自持放電非自持放電。3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理過渡區過渡區CD 過過C點后，發生點后，發生“雪崩點火雪崩點火”，離子轟擊陰極，產生二次電子，二離子轟擊陰極，產生二次電子，二次電子與中性氣體分子發生碰撞，次電子與中性氣體分子發生碰撞，產生更多的離子，離子再轟擊陰極，產生更多的離子，離子再轟擊陰極，陰極產生更多的二次電子，大量的陰極產生更多的二次電子，大量的離子和電子產生后，放電達到自持，離子和電子產生后，放電達到自持，氣體被擊穿，開始氣體被擊穿，開始起輝起輝，兩極間，兩極間電電流劇增，電壓迅速降低流劇增，電壓迅速降低，放電呈現，放電呈現負

10、阻現象負阻現象。3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理 正常輝光放電區（正常輝光放電區（DE） 繼續增加電源功率，在繼續增加電源功率，在D點以后，點以后，電流平穩增加，電壓維持不變，此時兩電流平穩增加，電壓維持不變，此時兩極板間出現輝光。極板間出現輝光。DE區域叫做正常輝區域叫做正常輝光放電區。光放電區。 在此區域，放電自動調整陰極轟擊在此區域，放電自動調整陰極轟擊面積。開始轟擊不均勻，主要集中在靠面積。開始轟擊不均勻，主要集中在靠近陰極邊緣上，或在表面其他不規則處。近陰極邊緣上，或在表面其他不規則處。隨著功率不斷增大，轟擊區逐漸擴大，隨著功率不斷增大，轟擊區逐漸擴大，直到陰極面上電流密度幾乎均

11、勻為止。直到陰極面上電流密度幾乎均勻為止。正常輝光放電區正常輝光放電區DE D D點之后，電流與電壓無關，即增大電源點之后，電流與電壓無關，即增大電源功率時，電壓不變，電流平穩增加，此時兩功率時，電壓不變，電流平穩增加，此時兩極板間出現輝光。在此區域，放電自動調整極板間出現輝光。在此區域，放電自動調整陰極轟擊面積。最初轟擊不均勻，主要集中陰極轟擊面積。最初轟擊不均勻，主要集中在靠近陰極邊緣處，或在表面其它不規則處。在靠近陰極邊緣處，或在表面其它不規則處。隨著電源功率增大，轟擊面積逐漸擴大，直隨著電源功率增大，轟擊面積逐漸擴大，直到陰極面上電流密度幾乎均勻為止。到陰極面上電流密度幾乎均勻為止。

12、這時電子和正離子來源于電子的碰撞和正這時電子和正離子來源于電子的碰撞和正離子的轟擊，即使自然游離源不存在，導電離子的轟擊，即使自然游離源不存在，導電也能繼續。電流與電壓無關（與輝光覆蓋面也能繼續。電流與電壓無關（與輝光覆蓋面積有關）積有關） 電流密度的大小與陰極材料、氣體壓強和電流密度的大小與陰極材料、氣體壓強和種類，陰極的形狀有關。種類，陰極的形狀有關。 電流密度不高（濺射選擇非正常放電區）電流密度不高（濺射選擇非正常放電區）3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理 異常輝光放電區（異常輝光放電區（EF） 當轟擊覆蓋住整個陰極表面之后，進一步當轟擊覆蓋住整個陰極表面之后，進一步增加功率，放電電壓

13、和電流同時增加，進入非增加功率，放電電壓和電流同時增加，進入非正常輝光放電。正常輝光放電。特點：特點：電流增大時，放電電極間電壓升高，且電流增大時，放電電極間電壓升高，且陰極電壓降與電流密度和氣體壓強有關。陰極電壓降與電流密度和氣體壓強有關。陰極表面情況：陰極表面情況：此時輝光布滿整個陰極，離子層已此時輝光布滿整個陰極，離子層已無法向四周擴散，正離子層向陰極靠攏，距離縮短。無法向四周擴散，正離子層向陰極靠攏，距離縮短。此時若想提高電流密度，必須增加陰極壓降，使正此時若想提高電流密度，必須增加陰極壓降，使正離子有更大的能量轟擊陰極，使陰極更多的二次電離子有更大的能量轟擊陰極，使陰極更多的二次電子

14、才行。子才行。3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理 弧光放電區弧光放電區(FG) 異常輝光放電時，常有可能轉變為弧光放電異常輝光放電時，常有可能轉變為弧光放電的危險。的危險。 極間電壓陡降，電流突然增大，相當極間電壓陡降，電流突然增大，相當于極間短路；于極間短路； 放電集中在陰極局部，常使陰極燒毀；放電集中在陰極局部，常使陰極燒毀； 損害電源。損害電源。起輝電壓起輝電壓V 由巴邢定律知，由巴邢定律知，在氣體成分和電極材在氣體成分和電極材料一定的情況下，起料一定的情況下，起輝電壓輝電壓V只與氣體壓只與氣體壓強強P和電極距離和電極距離d的乘的乘積有關。積有關。Vmin3.2 濺射的基本原理濺射的基

15、本原理 若氣體若氣體P P太低太低或電極間距或電極間距d d 太小太小，二次電子二次電子在到達陽極前不能使氣體分在到達陽極前不能使氣體分子被碰撞電離，無法形成一定數量的離子和二次電子，會使輝光放電熄滅。子被碰撞電離，無法形成一定數量的離子和二次電子，會使輝光放電熄滅。 若氣體若氣體P P太高太高或電極間距或電極間距d d太大太大，二次電子二次電子因多次碰撞而得不到加速，因多次碰撞而得不到加速，也會使輝光放電熄滅。也會使輝光放電熄滅。3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理輝光的產生：輝光的產生：眾多的電子、原子碰撞導致原子中的眾多的電子、原子碰撞導致原子中的軌道電子受激躍遷到高能態，而后又衰變到基

16、態并軌道電子受激躍遷到高能態，而后又衰變到基態并發射光子，大量的光子形成輝光。發射光子，大量的光子形成輝光。 當電源功率增加，形成輝光放電時，陰陽兩極當電源功率增加，形成輝光放電時，陰陽兩極間明暗光區的分布情況，以及暗區和亮區對應的電間明暗光區的分布情況，以及暗區和亮區對應的電位、場強、空間電荷和光強分布，如下圖所示。位、場強、空間電荷和光強分布，如下圖所示。 阿斯頓暗區阿斯頓暗區 冷陰極發射的電子能量冷陰極發射的電子能量很低，約很低，約1eV左右，很難與左右，很難與氣體發生碰撞電離，所以在氣體發生碰撞電離，所以在陰極附近形成一個黑暗的區陰極附近形成一個黑暗的區域，稱為阿斯頓暗區。域，稱為阿斯

17、頓暗區。 使用氬、氖之類氣體時使用氬、氖之類氣體時這個暗區很明顯。對于其它這個暗區很明顯。對于其它氣體，這個暗區很窄，難以氣體，這個暗區很窄，難以觀察到。觀察到。 陰極輝光區陰極輝光區 電子通過阿斯頓暗區后，在電子通過阿斯頓暗區后，在電場的作用下獲得了足夠的能量，電場的作用下獲得了足夠的能量，與氣體發生碰撞與氣體發生碰撞，激發態的氣體，激發態的氣體分子衰變與進入該區的離子分子衰變與進入該區的離子復合復合而而形成中性原子放出形成中性原子放出輝光，輝光，形成形成陰極輝光區。陰極輝光區。 克魯克斯暗區克魯克斯暗區 隨電子加速獲足夠能量，穿隨電子加速獲足夠能量，穿過陰極輝光區時與正離子過陰極輝光區時與

18、正離子不易發不易發生復合，生復合，從而形成又一個暗區，從而形成又一個暗區，叫做克魯克斯暗區。叫做克魯克斯暗區。 暗區的寬度與電子的平均自暗區的寬度與電子的平均自由程有關。由程有關。 負輝光區負輝光區 隨著電子速度增大，很快獲隨著電子速度增大，很快獲得了足以引起電離的能量，于是得了足以引起電離的能量，于是離開陰極暗區后使大量氣體電離，離開陰極暗區后使大量氣體電離，產生大量的正離子。產生大量的正離子。 正離子移動速度慢，產生積正離子移動速度慢，產生積聚，電位升高；與陰極之間的電聚，電位升高；與陰極之間的電位差成為位差成為陰極壓降陰極壓降。 電子在高濃度正離子積聚區電子在高濃度正離子積聚區經過碰撞速

19、度降低，經過碰撞速度降低，與正離子與正離子復復合幾率增加，形成明亮的負輝光合幾率增加，形成明亮的負輝光區。區。 法拉第暗區法拉第暗區 經過負輝光區后，大多數動經過負輝光區后，大多數動能較大的電子因碰撞都已喪失了能較大的電子因碰撞都已喪失了能量，少數電子穿過負輝光區，能量，少數電子穿過負輝光區，形成暗區。形成暗區。 正離子柱正離子柱 法拉第暗區過后，少數電子法拉第暗區過后，少數電子逐漸加速，并使氣體電離；由于逐漸加速，并使氣體電離；由于電子較少，產生的正離子不會形電子較少，產生的正離子不會形成密集的空間電荷。成密集的空間電荷。 此區域電壓降很小，類似一此區域電壓降很小，類似一個良導體。個良導體。

20、q 輝光放電陰極附近的分子狀態輝光放電陰極附近的分子狀態3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理 從陰極發射的低能電子不能從陰極發射的低能電子不能與氣體分子碰撞電離，形成靠近與氣體分子碰撞電離，形成靠近陰極的阿斯頓暗區。陰極的阿斯頓暗區。 電子經過阿斯頓暗區被加速電子經過阿斯頓暗區被加速后，使氣體分子激發，激發的氣后，使氣體分子激發，激發的氣體分子發出固有頻率的光，成為體分子發出固有頻率的光，成為陰極輝光。陰極輝光。 電子進一步加速，使氣體電電子進一步加速，使氣體電離產生大量的離子和低速自由電離產生大量的離子和低速自由電子，該區域不發光，為克魯克斯子，該區域不發光，為克魯克斯暗區。暗區。 所形成的

21、低速電子加速后，又激發氣體分子使之發光，形所形成的低速電子加速后，又激發氣體分子使之發光，形成負輝光區。成負輝光區。 與濺射現象有關的問題：與濺射現象有關的問題： 在克魯克斯暗區周圍形成的正離子沖擊陰極；在克魯克斯暗區周圍形成的正離子沖擊陰極； 電壓不變而改變電極間距時，主要發生變化的電壓不變而改變電極間距時，主要發生變化的是陽極光柱的長度，而從陰極到負輝光區的距離幾是陽極光柱的長度，而從陰極到負輝光區的距離幾乎不變。其主要原因是兩電極之間電壓的下降幾乎乎不變。其主要原因是兩電極之間電壓的下降幾乎都發生在陰極到負輝光區之間。都發生在陰極到負輝光區之間。 濺射鍍膜裝置中，陰極和陽極之間距離至少要

22、大于濺射鍍膜裝置中，陰極和陽極之間距離至少要大于陰極與負輝光區的距離。陰極與負輝光區的距離。3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理q 低頻輝光放電低頻輝光放電 在低于在低于50kHz的交流電壓條件下，離的交流電壓條件下，離子有足夠的時間在每個半周期內，在各個子有足夠的時間在每個半周期內，在各個電極上建立直流輝光放電，稱為低頻直流電極上建立直流輝光放電，稱為低頻直流輝光放電。輝光放電。 基本原理與特性與直流輝光放電相同。基本原理與特性與直流輝光放電相同。3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理q 射頻輝光放電射頻輝光放電u 射頻輝光放電的重要特征：射頻輝光放電的重要特征： 在輝光放電空間產生的電子可以

23、獲得足夠的能量，在輝光放電空間產生的電子可以獲得足夠的能量，足以產生碰撞電離；因而，減少了放電對二次電子足以產生碰撞電離；因而，減少了放電對二次電子的依賴，并降低了擊穿電壓；的依賴，并降低了擊穿電壓；射頻電壓能夠通過任何一種類型的阻抗耦合進去，射頻電壓能夠通過任何一種類型的阻抗耦合進去，所以電極并不需要一定是導體。所以電極并不需要一定是導體。 在一定氣壓下，陰陽極間所加交流電壓的頻率增高在一定氣壓下，陰陽極間所加交流電壓的頻率增高到射頻頻率到射頻頻率(300KHz30GHz ) ，將產生射頻輝光放電。，將產生射頻輝光放電。3.2 濺射的基本原理濺射的基本原理 在在5-30MHz的射頻濺射頻率下

24、將產生射頻放電。的射頻濺射頻率下將產生射頻放電。 電子的質量小，會隨著外電場從射頻場中吸收能量而在電子的質量小，會隨著外電場從射頻場中吸收能量而在場內作振蕩運動。增加了與氣體分子的碰撞幾率，并使電離場內作振蕩運動。增加了與氣體分子的碰撞幾率，并使電離能力顯著提高，從而使擊穿電壓和維持放電的工作電壓均降能力顯著提高，從而使擊穿電壓和維持放電的工作電壓均降低（僅為直流輝光放電的十分之一）；射頻輝光放電可以在低（僅為直流輝光放電的十分之一）；射頻輝光放電可以在較低的氣壓下進行，直流輝光放電常在較低的氣壓下進行，直流輝光放電常在10-1-10-2Pa運行。運行。 正離子的質量大，運行速度低，跟不上電源

25、極性的改變，正離子的質量大，運行速度低，跟不上電源極性的改變，可認為正離子在空間不動，并形成更強的正空間電荷，對放可認為正離子在空間不動，并形成更強的正空間電荷，對放電起增強作用。電起增強作用。濺射的基本原理濺射的基本原理表征濺射特性的參數表征濺射特性的參數1、濺射閾值、濺射閾值2、濺射率及其影響因素、濺射率及其影響因素3、濺射粒子的速度和能量分布、濺射粒子的速度和能量分布4、濺射原子的角度分布、濺射原子的角度分布5、濺射率的計算、濺射率的計算1、濺射閾值、濺射閾值 濺射閾值是指使靶材原子發生濺射的入射離子所濺射閾值是指使靶材原子發生濺射的入射離子所必須的最小能量。必須的最小能量。 濺射閾值的

26、大小與離子質量之間無明顯關系，主濺射閾值的大小與離子質量之間無明顯關系，主要取決于靶材料。對于處于周期表中同一周期的元素，要取決于靶材料。對于處于周期表中同一周期的元素，濺射閾值隨著原子序數增加而減小。濺射閾值隨著原子序數增加而減小。 濺射的基本原理濺射的基本原理濺射的基本原理濺射的基本原理對絕大多數金屬靶材，濺射閾值為對絕大多數金屬靶材，濺射閾值為1030eV濺射的基本原理濺射的基本原理2、濺射率、濺射率 濺射率是指正離子轟擊陰極靶時，平均每個正離子能濺射率是指正離子轟擊陰極靶時，平均每個正離子能從陰極上打出的原子數。又稱濺射產額或濺射系數從陰極上打出的原子數。又稱濺射產額或濺射系數 。S

27、濺射率與入射離子種類、能量、角度及靶材的類型、濺射率與入射離子種類、能量、角度及靶材的類型、晶格結構、表面狀態、升華熱大小等因素有關。晶格結構、表面狀態、升華熱大小等因素有關。(1) (1) 靶材料靶材料 濺射率與靶材料種類的關系可用周期律來說明。濺射率與靶材料種類的關系可用周期律來說明。相同條件下，同種離子轟擊不同元素的靶材料，得到相同條件下，同種離子轟擊不同元素的靶材料，得到的濺射率不同。的濺射率不同。 濺射率呈周期性變化，隨靶材料元素的原子序數的濺射率呈周期性變化，隨靶材料元素的原子序數的增大而增加。增大而增加。濺射的基本原理濺射的基本原理參見表參見表3-2六方晶格結構和表六方晶格結構和

28、表面污染的金屬比面面污染的金屬比面心立方和清潔表面心立方和清潔表面的金屬的濺射率低的金屬的濺射率低升華熱大的金屬比升華熱大的金屬比升華熱小的金屬的升華熱小的金屬的濺射率低濺射率低濺射的基本原理濺射的基本原理（2）入射離子能量）入射離子能量 入射離子的能量對濺射率有顯著的影響。入射離子的能量對濺射率有顯著的影響。 當入射離子的能量高于某個定值時，才會發生濺射。當入射離子的能量高于某個定值時，才會發生濺射。 入射離子的能量與濺射率的關系可分三個區域，入射離子的能量與濺射率的關系可分三個區域， 指數上升區；指數上升區；SE 2 （E數數百百eV）；）； 下降區下降區; ; SE1/2 （E=10-1

29、00keV）；存在存在濺射閾值濺射閾值，閾值能，閾值能量一般為量一般為2010020100 eV eV。當入。當入射離子的能量小于這個閾射離子的能量小于這個閾值時，沒有原子濺射出來。值時，沒有原子濺射出來。 一般當入射離子能量一般當入射離子能量為為110 110 keVkeV時，濺射率可時，濺射率可達到最大值。達到最大值。 最 大最 大值值入射離子的能量入射離子的能量（E / ev）S閾閾值值濺射的基本原理濺射的基本原理（3） 入射離子種類入射離子種類 濺射率依賴于入濺射率依賴于入射離子的種類。射離子的種類。靶材靶材中不同成分的中不同成分的濺射率濺射率不一樣不一樣. .入射離子的原子量入射離子

30、的原子量越大，濺射率就越高。越大，濺射率就越高。 濺射率隨入射離濺射率隨入射離子的子的Z Z周期性變化而周期性變化而變。同一周期中凡變。同一周期中凡閉閉合電子殼層合電子殼層的元素濺的元素濺射率最大，所以射率最大，所以惰性惰性氣體的濺射率最高。氣體的濺射率最高。濺射率與入射離子的原子序數的關系濺射率與入射離子的原子序數的關系濺射的基本原理濺射的基本原理（4） 入射離子的入射角入射離子的入射角 入射角：離子入射方向與被濺射靶材表面法線間的夾入射角：離子入射方向與被濺射靶材表面法線間的夾角。角。 隨入射角的增大濺射率逐漸增大。在隨入射角的增大濺射率逐漸增大。在060060間相對濺射間相對濺射率基本服

31、從率基本服從1/cos1/cos規律。規律。入射角在入射角在60 8060 80濺射率最大。入射角繼續增加，則濺濺射率最大。入射角繼續增加，則濺射率減小，射率減小，9090時時濺射率為零。濺射率為零。 參看書參看書P: 72P: 72； 3-143-14圖圖濺射的基本原理濺射的基本原理（5） 靶材溫度靶材溫度濺射率與被濺射靶材濺射率與被濺射靶材的溫度有關。主要與的溫度有關。主要與靶材物質的升華能相靶材物質的升華能相關的某溫度值有關。關的某溫度值有關。低于此溫度時，濺射低于此溫度時，濺射率幾乎不變；高于此率幾乎不變；高于此溫度時，濺射率急劇溫度時，濺射率急劇增加。增加。 除此之外，還與除此之外，

32、還與靶的結構和靶材的結靶的結構和靶材的結晶取向、表面形貌、晶取向、表面形貌、濺射壓強濺射壓強等因素有關。等因素有關。 降低工作氣壓和降低工作氣壓和提高濺射率提高濺射率。濺射的基本原理濺射的基本原理3、濺射原子的能量和速度、濺射原子的能量和速度 濺射原子的濺射原子的能量和速度能量和速度也是描述濺射特性的也是描述濺射特性的 重要參數重要參數 。濺射濺射原子的能量與原子的能量與靶材料、入射離子能量、靶材料、入射離子能量、 種類及濺射種類及濺射原子的原子的方向性等有關。方向性等有關。 一般從蒸發源出來的原子能量約一般從蒸發源出來的原子能量約0.1ev0.1ev， 濺射濺射原子是與高能量原子是與高能量（

33、幾百（幾百- -幾千幾千evev）入射離子入射離子 碰撞交換能量飛出的，所以濺射碰撞交換能量飛出的，所以濺射原子有原子有較高的能量。較高的能量。濺射的基本原理濺射的基本原理 重元素靶材濺射出來的原子有較高的能量；而輕元素靶重元素靶材濺射出來的原子有較高的能量；而輕元素靶材則有較高的速度；材則有較高的速度； 不同靶材具有不同的原子逸出能量，而濺射率高的靶材，不同靶材具有不同的原子逸出能量，而濺射率高的靶材，通常具有較低的平均逸出能量；通常具有較低的平均逸出能量； 在入射離子能量相同時，原子逸出能量隨入射離子質量在入射離子能量相同時，原子逸出能量隨入射離子質量線性增加；入射離子質量小，原子逸出能量

34、低；反之亦然。線性增加；入射離子質量小，原子逸出能量低；反之亦然。 平均逸出能量平均逸出能量隨入射離子能量增加而增大，當入射離子隨入射離子能量增加而增大，當入射離子能量超過能量超過1keV時，平均逸出能量趨于恒定；時，平均逸出能量趨于恒定； 傾斜方向逸出的原子具有較高的逸出能量（守恒定律）。傾斜方向逸出的原子具有較高的逸出能量（守恒定律）。濺射原子的能量與速度有如下特點：濺射原子的能量與速度有如下特點：濺射的基本原理濺射的基本原理4、濺射原子的角度分布、濺射原子的角度分布 研究濺射原子的分布，對了解濺射研究濺射原子的分布，對了解濺射機理機理、建立濺射理、建立濺射理論有著重要的意義。在實際應用中

35、對論有著重要的意義。在實際應用中對控制膜厚控制膜厚分布也非常分布也非常重要。重要。 濺射的熱峰蒸發理論濺射的熱峰蒸發理論早期的研究認為：早期的研究認為： 濺射原子的角度分布符合那森余弦定律，與濺射原子的角度分布符合那森余弦定律，與入射入射離子的離子的方向性無關方向性無關。 即：即：濺射的發生是因為濺射的發生是因為高能量的高能量的轟擊離子產生了局轟擊離子產生了局部的部的高溫區高溫區，從而導致了靶材料的從而導致了靶材料的蒸發，蒸發，所以逸出原子所以逸出原子呈余弦分布。呈余弦分布。濺射的基本原理濺射的基本原理 濺射原子的角分布濺射原子的角分布不同靶材料的不同靶材料的角分布角分布與余弦分布的偏差也不同

36、。后來的研究發現，與余弦分布的偏差也不同。后來的研究發現，用低能原子轟擊時，逸出原子的分布用低能原子轟擊時，逸出原子的分布不遵守余弦規律。不遵守余弦規律。垂直于靶面方向逸出的原子數，明顯少于按余弦分布分布時應有的垂直于靶面方向逸出的原子數，明顯少于按余弦分布分布時應有的原子數。原子數。對于不同的靶材，角分布與余弦分布的偏差也不相同。對于不同的靶材，角分布與余弦分布的偏差也不相同。濺射的基本原理濺射的基本原理 濺射原子的逸出角分布與晶體結構濺射原子的逸出角分布與晶體結構 實驗表明：濺射原子逸出的實驗表明：濺射原子逸出的主方向與晶主方向與晶體結構體結構有關，直接影響濺射率。有關，直接影響濺射率。

37、單晶材料原子單晶材料原子密排面密排面是最主要的逸出方是最主要的逸出方向；面心立方體結構逸出主方向是向；面心立方體結構逸出主方向是110110晶晶向，其次是向，其次是100100、111 111 晶向。晶向。多晶靶與單晶靶濺射原子的角分布明顯不多晶靶與單晶靶濺射原子的角分布明顯不同同. .單晶靶材可看到濺射原子明顯有單晶靶材可看到濺射原子明顯有擇優取擇優取向向的角分布，多晶靶材顯示出近似于余弦的角分布，多晶靶材顯示出近似于余弦分布。分布。abc濺射的基本原理濺射的基本原理5、濺射率的表達式、濺射率的表達式計算濺射率需要考慮計算濺射率需要考慮p 荷能粒子（入射離子和濺射原子）在表荷能粒子（入射離子

38、和濺射原子）在表面附近的能量面附近的能量p 產生的低能濺射原子的數目產生的低能濺射原子的數目p 這些濺射原子中到達基板表面的數目這些濺射原子中到達基板表面的數目p 到達基板表面的濺射原子中能量超過結到達基板表面的濺射原子中能量超過結合能的原子數目合能的原子數目 通過離子與固體相互作用的物理過程，可以得到如下通過離子與固體相互作用的物理過程，可以得到如下表達式：表達式：（1）離子能量小于）離子能量小于1keV，在垂直入射時，濺射率為在垂直入射時，濺射率為2034maTSV式中，式中， 為最大傳遞能量，為最大傳遞能量， 靶材元素的勢壘高度，靶材元素的勢壘高度， 是是與靶材原子質量與靶材原子質量 和

39、入射離子質量和入射離子質量 之比之比 相關的相關的常數。常數。mT0Va1m2m21mm濺射的基本原理濺射的基本原理（2）離子能量大于）離子能量大于1keV，在垂直入射時，濺射率為在垂直入射時，濺射率為00.042( )/nSaSEV2（3）一般情況下，濺射率的計算可由下式處理）一般情況下，濺射率的計算可由下式處理510 /SWmItWRtAIJA510RSmJ式中，式中， 為靶材的損失量，為靶材的損失量， 原子量，原子量， 為離子電流，為離子電流， 為濺為濺射時間。射時間。 設設 為刻蝕速率，為刻蝕速率， 樣品面積，樣品面積， 為材料密度，為材料密度， 為離為離子電流密度，則子電流密度，則W

40、mItRAJ濺射的基本原理濺射的基本原理 靶材濺射過程、逸出粒子的形態靶材濺射過程、逸出粒子的形態濺射粒子的遷移過程濺射粒子的遷移過程濺射粒子的成膜過程濺射粒子的成膜過程1.1. 靶材的濺射過程靶材的濺射過程 入射高能粒子轟擊靶，將動量轉給入射高能粒子轟擊靶，將動量轉給靶材原子，把靶材原子從靶表面撞靶材原子，把靶材原子從靶表面撞出發生濺射。只有靶材原子出發生濺射。只有靶材原子吸收的吸收的能量超過其結合能能量超過其結合能，濺射才能發生。，濺射才能發生。 實際的實際的濺射過程非常濺射過程非常復雜復雜，除正常，除正常濺射還有許多附加效應。如：入射濺射還有許多附加效應。如：入射高能粒子可能從表面反射；

41、轟擊過高能粒子可能從表面反射；轟擊過程捕獲電子成為中性粒子；離子轟程捕獲電子成為中性粒子；離子轟擊引起靶原子中的電子溢出（次級擊引起靶原子中的電子溢出（次級電子）；離子注入產生輻射射線等電子）；離子注入產生輻射射線等。濺射的基本原理濺射的基本原理濺射的基本原理濺射的基本原理2.2. 濺射粒子的遷移過程濺射粒子的遷移過程 陰極發射的電子在電場作用下加速，飛向基片過程中與陰極發射的電子在電場作用下加速，飛向基片過程中與濺射濺射氣體原子氣體原子(H(He e) )發生碰撞，電離出大量的發生碰撞，電離出大量的正離子正離子和和電電子子。 電子飛向基片電子飛向基片, ,正離子在電場作用下加速轟擊靶材，濺正

42、離子在電場作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子中性的靶原子（分子）（分子）沉積沉積在在基片上成膜。基片上成膜。 濺射過程中，必須保證一定的氣體壓力。要使濺射粒子濺射過程中，必須保證一定的氣體壓力。要使濺射粒子平均自由程大于靶與基片間距。否則，濺射粒子在遷移平均自由程大于靶與基片間距。否則，濺射粒子在遷移過程中將發生多次碰撞，降低靶材原子的動能，增加靶過程中將發生多次碰撞，降低靶材原子的動能，增加靶材的散射損耗。材的散射損耗。 詳細討論請參閱書詳細討論請參閱書 P: 80-81P: 80-81。 濺射的基本原理濺射的基本原理1.1. 熱蒸發理論熱蒸發理論

43、 熱蒸發理論熱蒸發理論( (早期理論早期理論 ) ) 濺射現象是荷能正離子在電場加速下轟擊靶材表面，將濺射現象是荷能正離子在電場加速下轟擊靶材表面，將能量傳給碰撞處能量傳給碰撞處的原子，使靶表面碰撞處很小區域內，發的原子，使靶表面碰撞處很小區域內，發生生瞬間強烈的高溫瞬間強烈的高溫，使該區域的靶材料，使該區域的靶材料熔化發生蒸發熔化發生蒸發。 可以解釋濺射某些現象和規律，可以解釋濺射某些現象和規律， 如：濺射率與靶材料間的蒸發熱和轟擊粒子的能量關系、如：濺射率與靶材料間的蒸發熱和轟擊粒子的能量關系、 濺射原子的余弦分布規律等。濺射原子的余弦分布規律等。 不能解釋：不能解釋： 濺射率與粒子入射角

44、間的關系；濺射率與粒子入射角間的關系； 濺射率與入射離子質量關系濺射率與入射離子質量關系; ; 單晶材料濺射時，濺射原子非余弦分布規律等問題。單晶材料濺射時，濺射原子非余弦分布規律等問題。 濺射的基本原理濺射的基本原理 各種實驗結果表明，濺射各種實驗結果表明，濺射完全是個完全是個動量轉移動量轉移過程過程。 所以濺射也稱為所以濺射也稱為: 物理濺射。物理濺射。 對于低能離子濺射過程，對于低能離子濺射過程， 離子同靶原子間的相互離子同靶原子間的相互 作用主要是原子間的作用主要是原子間的 彈性碰撞彈性碰撞，特別是金屬，特別是金屬 靶材料，因此也稱為：靶材料，因此也稱為： 碰撞濺射。碰撞濺射。 碰撞濺

45、射的示意圖碰撞濺射的示意圖真空真空+固體固體濺射粒子濺射粒子(離子或中性粒子離子或中性粒子)注入離子注入離子滲透深度滲透深度入射離子入射離子 碰撞濺射碰撞濺射 knock-on sputtering 2. 動量轉移理論動量轉移理論濺射的基本原理濺射的基本原理 動量轉移動量轉移理論認為：理論認為： 對于對于低能低能離子碰撞靶時，離子碰撞靶時，不不能能從固體表面從固體表面直接直接濺射出原子。濺射出原子。而是把能量轉移給被碰撞的靶而是把能量轉移給被碰撞的靶原子，引起原子，引起晶格點陣晶格點陣上的原子上的原子的鏈瑣式碰撞。的鏈瑣式碰撞。這種這種碰撞將沿著晶格點陣的碰撞將沿著晶格點陣的各個方向各個方向進

46、行。因碰撞在原子進行。因碰撞在原子最密排列點陣方向上最有效，最密排列點陣方向上最有效，所以，晶體所以，晶體表面表面原子從鄰近原原子從鄰近原子那里獲得越來越大的能量，子那里獲得越來越大的能量，最終從固體表面濺射出來。最終從固體表面濺射出來。E0 , M1, Z1 被濺射出來的原子被濺射出來的原子 濺射原子彈性碰撞物理過濺射原子彈性碰撞物理過程程 很好解釋很好解釋熱蒸發理論熱蒸發理論不能解釋的各種現象不能解釋的各種現象和規律。和規律。濺射的基本原理濺射的基本原理 碰撞濺射碰撞濺射分類分類 單一碰撞濺射模型（線性）單一碰撞濺射模型（線性） 線性碰撞線性碰撞級聯級聯濺射模型濺射模型 （線性（線性 二級

47、碰撞模型）二級碰撞模型） “熱釘扎熱釘扎”濺射模型濺射模型 （非線性濺射（非線性濺射模型模型） 單一線性碰撞濺射模型單一線性碰撞濺射模型 在離子同靶原子的碰撞過在離子同靶原子的碰撞過程中，程中，反沖原子反沖原子得到的能得到的能量比較低量比較低，使它不能進一使它不能進一步產生新的反沖原子而直步產生新的反沖原子而直接被濺射出去。接被濺射出去。 入射離子的能量在幾十電入射離子的能量在幾十電子伏內，且離子的能量是子伏內，且離子的能量是在一次或幾次碰撞中損失在一次或幾次碰撞中損失掉掉 沒考慮原子間的功函數、沒考慮原子間的功函數、原子間碰撞性質隨能量不原子間碰撞性質隨能量不同而不同等問題。同而不同等問題。

48、 只能在只能在濺射能量范圍內近濺射能量范圍內近似似闡明濺射過程，不能完闡明濺射過程，不能完全反映濺射的實際過程。全反映濺射的實際過程。單一碰撞濺射單一碰撞濺射濺射的基本原理濺射的基本原理 初始反沖原子得到能量較高，它可進初始反沖原子得到能量較高，它可進一步與一步與其它靜止其它靜止原子相碰撞，產生一原子相碰撞，產生一系列新的系列新的級聯運動級聯運動。 但級聯運動但級聯運動密度密度較低，以至于運動原較低，以至于運動原子子主要主要同同靜止靜止原子間碰撞，而原子間碰撞，而運動原運動原子間子間的碰撞是次要的。的碰撞是次要的。 對于線性碰撞級聯，入射離子能量范對于線性碰撞級聯，入射離子能量范圍一般在圍一般

49、在keV-MeV，且級聯運動主要，且級聯運動主要是在是在離子離子的路徑周圍產生的。的路徑周圍產生的。 線性碰撞級聯濺射線性碰撞級聯濺射 西格曼德（西格曼德（Sigmund ）模型模型線性碰撞級聯濺射線性碰撞級聯濺射濺射的基本原理濺射的基本原理 當反沖原子的密度非常高，以當反沖原子的密度非常高，以至于在一定區域內大部分原子至于在一定區域內大部分原子都在運動。都在運動。 熱釘扎濺射通常是由熱釘扎濺射通常是由中等能量中等能量的重離子的重離子轟擊固體表面而造成轟擊固體表面而造成 是一種是一種反常濺射反常濺射或或非線性濺射非線性濺射 現象。現象。 熱釘扎濺射模型熱釘扎濺射模型 1974年發現年發現 低能

50、低能重離子重離子輻照固體表面，輻照固體表面， 可產生非線性濺射現象，可產生非線性濺射現象， 稱為稱為“熱釘扎熱釘扎”效應。效應。 “熱釘扎熱釘扎” 效應效應濺射的基本原理濺射的基本原理 假設：入射離子在固體表面產生假設：入射離子在固體表面產生的原子級聯運動是的原子級聯運動是線性線性的，采用的，采用二體二體碰撞理論來描述。碰撞理論來描述。 對于中等能量重離子轟擊固體表對于中等能量重離子轟擊固體表面，固體中面，固體中移位原子移位原子間的平均自間的平均自由程接近于晶格中原子的空間尺由程接近于晶格中原子的空間尺度，這時二體碰撞近似理論度，這時二體碰撞近似理論不再不再成立。成立。 此時表面級聯區沉積的此

51、時表面級聯區沉積的能能量密度量密度相當高，以至相當高，以至產生產生一個可一個可超過表面熔化和蒸發點的超過表面熔化和蒸發點的有效溫有效溫度度，濺射過程進入，濺射過程進入熱釘扎熱釘扎區，使區，使濺射率變得濺射率變得反常反常的高。的高。 熱釘扎濺射的理論解釋熱釘扎濺射的理論解釋Au+ Au圖：圖：Au Au 的的反常反常濺射濺射的自濺射率的自濺射率的實驗值。的實驗值。當當AuAu離子能量達離子能量達幾千幾千keVkeV 時，時，實驗測量值遠遠高于實驗測量值遠遠高于西格曼德西格曼德線性級聯理論給出的結果。線性級聯理論給出的結果。濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型因電極不同可以分為：因電極不同可以分為： 二極

52、濺射二極濺射 靶材為良導體靶材為良導體 三極濺射三極濺射 四極濺射四極濺射 磁控濺射磁控濺射 施加磁場來改變電子的運動方向，束縛并延長施加磁場來改變電子的運動方向，束縛并延長電子運動軌跡，進而提高電子對工作氣體的電離效率和濺電子運動軌跡，進而提高電子對工作氣體的電離效率和濺射沉積率。射沉積率。 射頻濺射射頻濺射 絕緣體、半導體、導體任何一類靶材絕緣體、半導體、導體任何一類靶材反應濺射法反應濺射法濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型 系統結構系統結構直流二極濺射直流二極濺射射頻二極濺射射頻二極濺射電離效應電離效應靶與基板的距離以大靶與基板的距離以大于陰極暗區的于陰極暗區的3-4倍倍為宜。為宜。濺射鍍膜的

53、類型濺射鍍膜的類型 特點：結構簡單，可以獲得大面積均勻薄膜。特點：結構簡單，可以獲得大面積均勻薄膜。 控制參數：功率、電壓、壓力、電極間距等。控制參數：功率、電壓、壓力、電極間距等。 缺點缺點a. 濺射參數不易獨立控制，放電電流隨電壓和氣壓變化，濺射參數不易獨立控制，放電電流隨電壓和氣壓變化，工藝重復性差；工藝重復性差；b. 真空系統多采用真空系統多采用擴散泵擴散泵，殘留氣體對膜層污染較嚴重，殘留氣體對膜層污染較嚴重，純度較差；（設法在純度較差；（設法在10-1Pa下產生輝光）下產生輝光）c.基片溫度升高，淀積速率低；（冷卻靶、控制入射離子基片溫度升高，淀積速率低；（冷卻靶、控制入射離子能量）

54、能量）d. 靶材必須是良導體。靶材必須是良導體。濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型 結構：基片施加負偏壓。結構：基片施加負偏壓。 特點：特點： 1. 提高薄膜純度；提高薄膜純度； 2. 提高附著力。提高附著力。 3. 改變薄膜的性質改變薄膜的性質濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型 二極直流濺射只能在高氣壓下進行，因為它是依二極直流濺射只能在高氣壓下進行，因為它是依賴離子轟擊陰極所發射的次級電子來維持輝光放電。賴離子轟擊陰極所發射的次級電子來維持輝光放電。 當氣壓下降（當氣壓下降（1.3-2.7Pa）時，陰極暗區擴大，電時，陰極暗區擴大，電子自由程增加，等離子體密度下降，輝光放電將無法子自由程增加，等離子體

55、密度下降，輝光放電將無法維持。維持。提供一個額外的電子源（三極或四極濺射）提供一個額外的電子源（三極或四極濺射）負電位負電位熱陰極發射的電子與陽極熱陰極發射的電子與陽極產生等離子體產生等離子體靶相對于該等離子體為負靶相對于該等離子體為負電位電位為把陰極發射的電子全部為把陰極發射的電子全部吸引過來，陽極上加正偏吸引過來，陽極上加正偏壓，壓，20V左右。左右。為使放電穩定，增加第四為使放電穩定，增加第四個電極個電極穩定化電極穩定化電極濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型穩定電穩定電極電位極電位濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型 特點：特點： 1. 靶電流和靶電壓可獨立調節，克服了二極

56、濺射的缺點；靶電流和靶電壓可獨立調節，克服了二極濺射的缺點； 2. 靶電壓低（幾百伏），濺射損傷小；靶電壓低（幾百伏），濺射損傷小； 3. 濺射過程不依賴二次電子，由熱陰極發射電流控制，濺射過程不依賴二次電子，由熱陰極發射電流控制，提高了濺射參數的可控性和工藝重復性；提高了濺射參數的可控性和工藝重復性； 缺點：缺點： 不能抑制電子轟擊對基片的影響（溫度升高）；燈絲不能抑制電子轟擊對基片的影響（溫度升高）；燈絲污染問題；不適合反應濺射等。污染問題；不適合反應濺射等。濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型 射頻濺射的機理和特性可以用射頻輝光放電解釋。等離射頻濺射的機理和特性可以用射頻輝光放電解釋。等離子體中

57、的電子容易在射頻場中吸收能量并在電場內振蕩，與子體中的電子容易在射頻場中吸收能量并在電場內振蕩，與工作氣體的碰撞幾率增大，從而使擊穿電壓和放電電壓顯著工作氣體的碰撞幾率增大，從而使擊穿電壓和放電電壓顯著降低。降低。tfEtEEmm2coscosteEdtxdmFmecos22tmeEdtdxvemesintAtmeExemcoscos2)(2emmeEA濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型 特點：特點： 1. 電子與工作氣體分子碰撞電離幾率非常大，擊穿電壓電子與工作氣體分子碰撞電離幾率非常大，擊穿電壓和放電電壓顯著降低，比直流濺射小一個數量級；和放電電壓顯著降低，比直流濺射小一個數量級； 2. 能淀積

58、包括導體、半導體、絕緣體在內的幾乎所有材能淀積包括導體、半導體、絕緣體在內的幾乎所有材料；料； 3. 濺射過程不需要次級電子來維持放電。濺射過程不需要次級電子來維持放電。 缺點：缺點： 當離子能量高時，次級電子數量增大，有可能成為高當離子能量高時，次級電子數量增大，有可能成為高能電子轟擊基片，導致發熱，影響薄膜質量。能電子轟擊基片，導致發熱，影響薄膜質量。濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型 磁控濺射是磁控濺射是70年代發展起來年代發展起來的一種的一種高速高速濺射濺射技術。技術。 磁控濺射可磁控濺射可以使淀積速率提以使淀積速率提高。氣體電離從高。氣體電離從0.3-0.5%提高到提高到5-6%。濺射鍍膜

59、的類型濺射鍍膜的類型 磁控濺射工作原理磁控濺射工作原理 磁控濺射技術中使用了磁控靶。磁控濺射技術中使用了磁控靶。磁控靶磁控靶濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型 在陰極靶的表面上形成一個正交的電磁場。在陰極靶的表面上形成一個正交的電磁場。 濺射產生的二次電子在陰極位降區內被加速成為高濺射產生的二次電子在陰極位降區內被加速成為高能電子，但是它并不直接飛向陽極，而在電場和磁場的能電子，但是它并不直接飛向陽極，而在電場和磁場的作用下作擺線運動。作用下作擺線運動。 高能電子束縛在陰極表面與工作氣體分子發生碰撞，高能電子束縛在陰極表面與工作氣體分子發生碰撞，傳遞能量，并成為低能電子。傳遞能量，并成為低能電子。)

60、(BvEv qdtdm濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型EEE = 0B along y-axisv0 along z-axisE = 0B along y-axisv0 along yz-plane濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型E along x-axisB along y-axisv0 along yz-planeE along x-axisB along y-axisv0 in z-directionE/B=0.02濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型E along x-axisB along y-axisv0 in z-directionE/B=0.1xyzEB0濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的類型濺射鍍膜的