最後更新:2026年10月23日薄膜沉積(CVD / ALD / PVD)薄膜沉積(CVD/PVD/ALD)中國大陸:磁控溅射

磁控濺鍍是什麼(Magnetron Sputtering)

Magnetron Sputtering

磁控濺鍍是在靶材背面放置磁鐵,利用磁場將電子侷限在靶材表面附近、形成高密度電漿的濺鍍方式。即使在低壓下放電也很穩定,沉積速度快、膜質也好。靶材被削出溝槽的缺點以旋轉磁鐵來彌補,也用於反應性濺鍍與離子化 PVD。

目錄7 項
  1. 定義與原理
  2. 圖解
  3. 常見問題
  4. 相關企業
  5. 相關用語
  6. 比較文章
  7. 資料來源

定義與原理

磁控濺鍍是在靶材背面放置磁鐵,在靶材表面附近施加磁場的濺鍍方式。半導體導線與阻障金屬層沉積所用的濺鍍設備,幾乎都採用這種方式。

在磁場與電場交叉的地方,電子會像纏繞在磁力線上一樣呈螺旋運動,持續沿著靶材表面繞行(E×B 漂移)。由於電子不會逃逸而長時間停留,撞擊氣體分子產生離子的次數增加,在靶材正前方形成高密度電漿。結果是即使在 0.1~1 Pa 左右的低壓下放電也很穩定,沉積速度比沒有磁鐵的方式大幅提升。壓力低時,被撞出的原子不會與氣體碰撞就能抵達晶圓,因此膜質也會變好。

缺點是靶材會沿著磁場的形狀被削出溝槽(侵蝕),因此材料使用效率低,膜厚也容易不均勻。為了彌補這一點,會旋轉磁鐵使削蝕變得均勻。金屬使用直流(DC),絕緣物使用射頻(RF),也會通入氮氣等反應性氣體來製作氮化鈦,進行反應性濺鍍。為了讓薄膜附著到微細孔洞的底部,也會使用將撞出的原子離子化、再以偏壓吸引的離子化 PVD。

圖解

磁控濺鍍的陰極結構(電漿・靶材・背板・磁鐵)

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金屬使用 DC 電源,絕緣物使用 RF 電源。

磁控濺鍍(Magnetron Sputtering)的常見問題

磁控濺鍍的沉積速度為什麼較快?
因為磁場將電子侷限在靶材表面附近,撞擊氣體分子產生離子的次數大幅增加。靶材前方形成高密度電漿,撞擊靶材的離子量增加,被撞出的原子量也隨之增加。
靶材為什麼會被削出溝槽?
因為電漿密度在磁力線與靶材表面平行的地方最高,只有那裡受到強烈撞擊。如果維持原狀,只能用到一部分材料,膜厚也會不均勻,因此會旋轉磁鐵來移動被削蝕的位置。

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所屬主題

資料來源

  1. 愛發科(ULVAC):真空の原理と原則 3|マグネトロンスパッタリング日文(2026年10月10日確認)