RF溅射涂层技术

射频(RF)溅射是一种用于制造薄膜的技术，例如计算机和半导体行业的薄膜。和直流电(DC)溅射一样，这种技术也需要让高能波通过惰性气体产生正离子。最终将成为薄膜涂层的目标材料受到这些离子的撞击，破碎成细雾，覆盖在衬底上，即薄膜的内基。RF溅射与直流溅射在电压、系统压力、溅射模式、理想靶材料类型等方面存在差异。

在溅射过程中，目标材料、基片和RF电极在真空室中开始。接下来，根据目标材料分子的大小，惰性气体通常是氩气、氖气或氪气，被引导进入真空室。然后打开RF电源，通过等离子体发送无线电波，使气体原子电离。一旦离子开始接触目标材料，它就会被分解成小块，传播到基板上，并开始形成涂层。

由于RF溅射使用无线电波而不是直流电，因此对溅射系统有不同的要求和影响。例如，直流系统需要2000至5000伏特，而RF系统需要超过1012伏特才能实现相同的溅射沉积速率。这主要是因为直流系统涉及电子对气体等离子体原子的直接轰击，而RF系统使用能量从气体原子的外层电子壳中去除电子。无线电波的产生需要更多的功率输入，才能达到与电子电流相同的效果。虽然直流溅射的一个常见副作用涉及电离室中大量离子在目标材料上积聚电荷，但过热是RF系统中最常见的问题。

由于不同的供电方式，RF系统中的惰性气体等离子体可以维持在低于15 mTorr的压力下，而优化直流溅射所需的压力为100 mTorr。这使得目标材料粒子与气体离子之间的碰撞更少，为粒子传播到基板材料创造了更直接的路径。这种降低的压力，加上使用无线电波代替直流电作为电源的方法，使RF溅射成为具有绝缘性能的目标材料的理想选择。

直流和RF溅射技术的典型应用

无氧直流和RF溅射制备高质量ITO薄膜

采用直流磁控溅射和RF磁控溅射技术，在无氧条件下在玻璃衬底上制备了高质量的氧化铟锡(ITO)薄膜。研究了衬底温度、薄膜厚度和溅射方法对生长薄膜结构、电学和光学性能的影响。结果表明，衬底温度对薄膜性能有较大的影响，特别是对结晶和电阻率的影响。当衬底温度提高到150℃时，直流溅射和RF溅射薄膜的(22 22)平面均开始出现晶化。我们还发现，随着衬底温度的进一步升高，直流溅射和RF溅射薄膜的首选结晶方向发生了不同的变化。当薄膜厚度为70 nm时，可见区域的光透射率高于85%。对于70 nm厚的薄膜，衬底温度为150℃时，计算出的带隙约为3.64 eV。带隙值随薄膜厚度和衬底温度的增加而增加。我们还测量了薄膜的电阻率和霍尔系数的温度依赖性，并计算了载流子浓度和霍尔迁移率。直流磁控溅射薄膜和RF磁控溅射薄膜的室温电阻分别为1.28 × 10−4 Ω cm和1.29 × 10−4 Ω cm。