溅射的标准射频（RF）频率是13.56 MHz。 选择这个特定频率不仅仅是出于性能原因；它是一个全球分配的工业、科学和医疗（ISM）频段。使用此标准可以防止溅射设备干扰关键的电信服务。
溅射的核心挑战在于直流（DC）方法仅适用于导电材料。射频溅射通过使用交流电来克服这一问题，从而防止电荷在非导电靶材上积聚并停止该过程。
为什么射频对于溅射某些材料是必要的
要理解射频的作用，我们必须首先了解更简单、更常见的直流溅射方法的基本局限性。
直流溅射的局限性
在任何溅射过程中，靶材都会受到正离子（通常来自惰性气体如氩气）的轰击，以使原子脱离并沉积到基板上。
对于导电靶材，直流电源工作完美。来自入射离子的正电荷被安全地传导走。
然而，如果靶材是电绝缘体（如陶瓷或氧化物），这种正电荷会积聚在表面。这种积聚会迅速排斥入射的正离子，从而有效地完全停止溅射过程。
射频如何克服电荷积聚
射频溅射通过用高频交流电源取代直流电源来解决这个问题。
快速交变的电压可以防止净正电荷在靶材表面积聚。在一个半周期内，表面吸引正离子进行溅射；在另一个半周期内，它吸引电子以中和积聚的电荷。
需要1 MHz或更高的频率才能使这种效应起作用。在这些速度下，电流会像通过电容器一样流过绝缘靶材，从而实现非导电材料的连续沉积。
13.56 MHz频率的重要性
虽然任何高于1 MHz的频率都可以实现绝缘体的溅射，但选择13.56 MHz是经过深思熟虑的，并基于两个关键因素。
标准化的ISM频率
使用13.56 MHz的主要原因是监管。国际电信联盟（ITU）为工业、科学和医疗（ISM）目的指定了特定频率。
使用此批准的频率可确保溅射系统产生的高功率射频能量不会干扰无线电、电视或其他通信信号。
有效进行离子动量传递
13.56 MHz的频率也处于一个实用的“最佳点”。它足够高，可以有效地中和绝缘靶材上的电荷。
同时，它被认为足够低，可以使等离子体中相对较重的氩离子响应电场并获得足够的动量来撞击靶材，从而确保高效的溅射过程。
理解权衡
虽然射频溅射对于沉积绝缘体至关重要，但它并非总是最佳选择。与直流溅射相比，它具有特定的权衡。
较低的沉积速率
射频溅射的沉积速率通常低于直流磁控溅射。部分原因是较少的二次电子被有效地捕获在靶材附近以帮助电离溅射气体，这会降低过程的整体效率。
增加系统复杂性
射频溅射系统本质上比直流系统更复杂。它需要一个复杂的射频电源和一个阻抗匹配网络，以有效地将功率传输到等离子体腔室，这会增加设备的成本和维护要求。
选择正确的溅射方法
您在射频和直流溅射之间的选择应完全取决于靶材的电学特性。
- 如果您的主要重点是沉积导电材料（金属、透明导体）： 直流溅射几乎总是更好的选择，因为它具有更高的沉积速率、更低的成本和更简单的设置。
- 如果您的主要重点是沉积非导电材料（氧化物、氮化物、陶瓷）： 射频溅射是必要且正确的方法，因为它专门设计用于克服表面充电问题。
最终，了解靶材的电学性质决定了要使用的正确溅射技术。
总结表：
| 方面 | 关键信息 |
|---|---|
| 标准射频频率 | 13.56 MHz |
| 主要原因 | 全球分配的ISM频段，以防止干扰 |
| 可沉积材料 | 非导电材料（氧化物、陶瓷、氮化物） |
| 与直流的主要权衡 | 较低的沉积速率和较高的系统复杂性 |
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