反应磁控溅射制备AlN薄膜时,强非线性迟滞效应会造成溅射系统不稳定,并影响薄膜的沉积速率和性能。迟滞效应表现为沉积速率、反应气体气压、靶电压随着反应气体流量的改变而突变。为了保证反应溅射稳定以及保持高溅射速率和高反应气体利用率,需要对反应溅射系统进行精确控制。PID神经网络(PIDNN)控制器具有PID控制的快速收敛特点和神经网络的非线性逼近能力,适合对非线性反应溅射系统的控制。本文用PIDNN控制器对反应溅射系统进行精确控制。在S.Berg给出的反应溅射系统模型基础上,对反应溅射系统的PIDNN控制进行仿真。仿真结果表明HDNN控制器能够稳定反应溅射过程,并且收敛速度较快,输出响应迅速,抗干扰能力强。采用中频脉冲直流反应磁控溅射方法在Si(001)基体上制备出氮化铝薄膜,研究了反应磁控溅射制备AlN时非平衡磁场对放电特性和迟滞效应的影响。实验发现改变非平衡磁场可以改变镀膜模式,并且随着非平衡磁场的增大,放电电压减小并且突变消失,伏安特性曲线变平缓,迟滞效应中电压的变化减小。根据反应溅射S.Berg模型和Westwood的反应磁控溅射伏安特性公式模拟了迟滞效应及非平衡磁场对它的影响,模拟结果和实验结果相吻合。研究了氮气比例对薄膜厚度、表面形貌、微观结构和折射率的影响。结果表明,氮气的比例为0.5%时氮化铝薄膜的结构和性能最好,当氮气的比例超过0.5%时,薄膜的沉积速率大幅降低,这个现象能够用反应溅射的迟滞效应来解释,用PIDNN控制器对反应溅射系统进行精确控制符合先进沉积工艺的发展趋势。