Для катодного распыления полоску металла или другого материала подвергают бомбардировке положительными ионами в газовом разряде, что вызывает распыление атомов металла. В камере создается давление порядка 10^-5 мм рт. ст. (рис. 158), после чего в нее через натекатель впускают водород или аргон при непрерывной откачке, т. е. устанавливай заданное постоянное давление водорода или аргона. Между распыляемой металлической пластиной А и опорной плитой В создается разность потенциалов 1000—2000 В, причем пластина А служит катодом. Давление в камере устанавливают таким образом, чтобы можно было наблюдать светящийся разряд с темной полосой порядка 1 см у поверхности катода.

При таких условиях как раз и происходит выбивание атомов металла из катода положительными ионами. Атомы металла осаждаются на стеклянной пластине 6. Применяя в качестве катода платину, распыляемую в водороде при напряжении 1000 В и расстоянии между электродами 4 см, можно получить в течение часа плотную непрозрачную пленку. Метод катодного распыления позволяет наносить защитные пленки на любые материалы и проводить процесс при довольно низких температурах. Однако металлические пленки полученные методом катодного распыления, по качеству значительно уступают пленкам, полученным методом испарения.

Пример применения катодного распыления — нанесение покрытий из двуокиси кремния на поверхность полупроводниковых приборов. Реактивное распыление кремния проводилось в атмосфере кислорода. Предварительно подготовленные кремниевые и германиевые пластины помещались сначала в шлюзовую камеру для их обезгаживания, которое производилось в течение 30 мин при давлении 5*10^-5 мм рт. ст. После этого с помощью штока пластины вводились в рабочий объем, в котором создавалось давление 1*10^-5 мм рт. ст.

Далее через игольчатый натекатель в рабочий объем поступала смесь аргона и кислорода давления (2—5) 10^-2 мм рт. ст. После впуска газовой смеси на распыляемый катод (высокоомный кремний «р» — типа) подавали отрицательный потенциал до 1800 В.

Оптимальный режим напыления имел место при рабочем давлении 5*10^-2 мм рт. ст. и составе газовой смеси Ar: O2 = 1 : 1 в том случае, когда расстояние между образцом и катодом превышало величину темного катодного пространства. Сообщено о получении тонких металлических пленок катодным распылением в плазменном высокочастотном индукторе [50]. Сделанный из нескольких витков распыляемого металла индуктор создает внутри себя плазму инертного газа. Ионы газа бомбардируют спираль, в результате чего происходит распыление. Без дополнительного электрода получаются тонкие пленки со скоростью осаждения от 0,1 до 0,5 мкм/мин.

Предлагается также проводить катодным распылением металлизацию керамики. Так как это процесс низкотемпературный, можно не опасаться распада керамики. Предлагаемая методика обеспечивает вакуумноплотное соединение металла с керамикой, причем толщина нанесенного слоя металла ~ 1 мкм вместо обычной при спекании толщины 20—30 мкм.

При нанесении покрытий в вакууме остаточные газы могут адсорбироваться на поверхности подложки и нарушать качество покрытия. Для уменьшения такой адсорбции целесообразно применять в необходимых |случаях специальные неполярные полимерные пленки и моющие средства,вытесняющие адсорбированный газ и легко удаляемые при откачке без дополнительного нагрева.

Тонкопленочные элементы для магнитных запоминающих устройств изготовляют в условиях массового производства, причем на тонкую стеклянную подложку наносят путем вакуумного напыления до нескольких тысяч дельных ячеек толщиной порядка 2000 А, которые используются для хранения информации 70. Для изготовления ячеек обычно применяют сплав из 80% никеля и 20% железа. Если ячейки выполняют двухслойными, то располагают их одну над другой (рис. 159, в).