現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越多地使用各種復(fù)合薄膜，約占所有薄膜材料的70%?？梢圆捎酶鞣N化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積方法來(lái)制備化合物薄膜。過(guò)去，大多數(shù)化合物薄膜都是通過(guò)CVD方法制備的。 CVD技術(shù)目前已發(fā)展出等離子體增強(qiáng)CVD、金屬有機(jī)化合物CVD等新工藝。但CVD法需要高溫，且材料來(lái)源有限。其中一些具有毒性、腐蝕性、污染環(huán)境、影響涂層均勻性等，在一定程度上限制了復(fù)合薄膜的制備。

PVD方法用于制備介電薄膜和化合物薄膜。除了射頻濺射之外，還可以使用反應(yīng)濺射。即在濺射鍍膜過(guò)程中，人為控制某些活性反應(yīng)氣體與濺射靶材發(fā)生反應(yīng)，沉積在基板上，從而獲得與靶材不同的薄膜。例如，在O2中濺射反應(yīng)得到氧化物，在N2或NH3中得到氮化物，在O2+N2混合氣體中得到氮氧化物，在C2H2或CH4中得到碳化物，在硅烷中得到硅化物，在硅烷中得到硅化物。由HF或CF4制得氟化物等。目前，從工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)復(fù)合薄膜的需求來(lái)看，反應(yīng)磁控濺射沉積技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

1. 反應(yīng)濺射機(jī)理

反應(yīng)濺射的流程如圖1所示。常見(jiàn)的反應(yīng)氣體包括氧氣、氮?dú)?、甲烷、乙炔、一氧化碳等。在濺射過(guò)程中，根據(jù)反應(yīng)氣體的壓力，可以在基材上發(fā)生反應(yīng)過(guò)程?；蛟陉帢O上（反應(yīng)以化合物的形式遷移到基材）。當(dāng)反應(yīng)氣體的壓力較高時(shí)，它可以在陰極濺射靶材上發(fā)生反應(yīng)，然后以化合物的形式遷移到基底上以形成薄膜。一般情況下，反應(yīng)濺射的氣壓較低，因此氣相反應(yīng)不顯著，主要表現(xiàn)為基體表面的固相反應(yīng)。通常，由于等離子體中流過(guò)高電流，可以有效地促進(jìn)反應(yīng)氣體分子的分解、激發(fā)和電離過(guò)程。在反應(yīng)濺射過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生由攜帶能量的自由原子組成的強(qiáng)粒子流。它們與濺射的靶原子一起從陰極靶流到襯底，并在克服薄膜擴(kuò)散生長(zhǎng)的激活閾值能量后在襯底上形成?；衔铮陨鲜欠磻?yīng)濺射的主要機(jī)理。

2、反應(yīng)濺射的特點(diǎn)

在反應(yīng)磁控濺射中，在濺射過(guò)程中供應(yīng)反應(yīng)氣體與濺射粒子反應(yīng)以形成化合物膜。它可以在濺射復(fù)合靶材的同時(shí)提供反應(yīng)氣體與復(fù)合靶材反應(yīng)，也可以在濺射金屬或合金靶材的同時(shí)提供反應(yīng)氣體與復(fù)合靶材反應(yīng)以制備具有預(yù)定化學(xué)配比的化合物薄膜。反應(yīng)磁控濺射制備的化合物薄膜的特點(diǎn)是：

反應(yīng)磁控濺射所用的靶材（單元素靶或多元素靶）和反應(yīng)氣體很容易達(dá)到高純度，有利于高純度化合物薄膜的制備。

反應(yīng)磁控濺射中，通過(guò)調(diào)整沉積工藝參數(shù)，可以制備化學(xué)配比或非化學(xué)配比的化合物薄膜，從而達(dá)到通過(guò)調(diào)整薄膜的成分來(lái)調(diào)節(jié)薄膜性能的目的。

反應(yīng)磁控濺射沉積過(guò)程中，基體溫度一般不會(huì)太高。而且，成膜過(guò)程通常不需要將基板加熱到很高的溫度，因此對(duì)基板材料的限制較少。

反應(yīng)磁控濺射適合制備大面積均勻薄膜，可實(shí)現(xiàn)單機(jī)年產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)平方米的涂層工業(yè)化生產(chǎn)。