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合金膜的濺射沉積方法
為使濺射系統(tǒng)所用靶的數(shù)量減少,，盡量用一個(gè)靶就能濺射沉積制取符合成分及性能要求的合金薄膜,，可以采用合金靶、復(fù)合鑲嵌靶,、以及采用多靶濺射等,。
一般說(shuō)來(lái)，在放電穩(wěn)定狀態(tài)下,，按照靶的成分,，各種構(gòu)成原子分別受到濺射作用，濺射鍍膜比真空蒸鍍和離子鍍的一個(gè)*之處在于:膜層的組分和靶的組分差別較小,，而且鍍層組分穩(wěn)定,。不過(guò)，在有些情況下,，由于不同組成元素的選擇濺射現(xiàn)象,、膜層的反濺射率以及附著力不同，會(huì)引起膜層和靶的成分有較大的差別,。使用這種合金靶,，為了制取確定組分的膜，除了根據(jù)實(shí)驗(yàn)配制特定配比的靶并盡量降低靶的溫度之外,，還要盡可以降低基片溫度以便減少附著率的差別,，并選擇合適的工藝條件盡量減少對(duì)膜層的反濺射作用。
在有些情況下,，不易制備大面積的均勻合金靶,、化合物靶，這時(shí)可以采用由單元素組成的復(fù)合鑲嵌靶,，靶表面的構(gòu)成如圖1所示,。其中圖d所示的扇形鑲嵌結(jié)構(gòu)效果更好，易于控制膜的成分,，重復(fù)性也好,。從原理上講，不僅二元合金,，三元,、四元等合金膜都可以用這種方法制取。
圖1 各種不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合靶
(a) 方塊鑲嵌靶,；(b) 圓塊鑲嵌靶,；(c) 小方塊鑲嵌靶；(d) 扇形鑲嵌靶
為在濺射膜中做出相應(yīng)的成分分布,，可采用如圖2所示的鑲嵌靶材,。圖中是在一塊Ti基體靶材的刻蝕區(qū)上鉆孔鑲嵌Al材料的復(fù)合靶，用來(lái)制取Ti Al N合金膜或化合物膜,。由圖中可以看出,，在基片的不同位置上,，膜成分是不同的，Al材料的鑲嵌位置和數(shù)量對(duì)應(yīng)著確定的合金成分,，因此用這種方法制取各種成分的合金或化合物膜是十分方便的,。
圖2 Ti-Al鑲嵌復(fù)合靶
多靶濺射的結(jié)構(gòu)如圖3所示。使基片在兩個(gè)以上靶的上方轉(zhuǎn)動(dòng),，控制每種膜的沉積厚度為一個(gè)或幾個(gè)原子層,，輪翻沉積，這樣就能制取化合物膜,。例如，有人使用InSb和GaSb靶,，制得了In1-xGax Sb單晶膜,。雖然這種裝置復(fù)雜一些，但是通過(guò)控制基片的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和改變各個(gè)靶上所加的電壓,，可以得到任意組分的膜,；按照鍍膜的時(shí)間，控制這些參數(shù),，可以在膜厚的方向上任意改變膜的組分,，而且能獲得超晶格結(jié)構(gòu)。
圖3 多靶濺射結(jié)構(gòu)示意圖
當(dāng)要求合金膜各成分之間相差很大時(shí),，一般要采用輔助陰極法,。主陰極靶由合金的主要成分制成，輔助陰極靶由合金的添加成分制成,。對(duì)各個(gè)靶同時(shí)進(jìn)行濺射,，以形成合金膜。通過(guò)調(diào)節(jié)輔助陰極靶的電流,，可以任意改變合金膜中添加成分的數(shù)量,。