清华大学 ■ 范崇治 译 殷志强 校

一 引言

氧化铝薄膜包含有若干有用特性，包括低折射系数、高电阻率、高硬度和耐用性，因此广泛应用于光学和微电子领域，也可用于切割工具。氧化铝的化学惰性使它作为耐腐蚀和氧化环境下金属元件涂层的侯选材料。

但直到最近，在复杂元件的表面进行全致密、无缺陷的氧化涂层沉积证明是非常困难的。在可控氧气情况下反应直流磁控溅射金属靶而沉积氧化涂层，也可用射频法完成。在溅射过程中，离开主轨道的靶区有一层绝缘层，即靶“中毒”，这样靶的接地屏蔽被遮盖，绝缘不断充电直到电弧产生而损坏，从靶面上以碎片形式弹射下来，会导致薄膜的缺陷，伤害薄膜的光学和抗腐蚀性质。此外靶上的破损成为进一步放电的区域，导致电弧发生频率的增加，该过程有反馈环控制，弧会阻止工艺的稳定运行，沉积参数快速波动，反过来能影响薄膜的化学配比，总之在反应溅射工艺中电弧能导致一系列的问题，它会影响结构、成分和膜的特性，也可能导致磁控电源的损坏。但最近开发脉冲磁控溅射(PMS)工艺克服了许多在反应溅射模式下遇到的问题。发现了脉冲磁控放电在中频范围(10～200kHz)时，沉积绝缘膜可大大地减少弧的发生，因此减少了缺陷的形成，例如Schiller发现在反应沉积Al2O3时，频率从10～50kHz变化，膜的缺陷密度减小了若干数量级，脉冲放电使反应沉积过程稳定，这使得Frach研究者得到了50µm厚的实际无缺陷沉积，也有人报导了PMS过程的高速沉积率。……