脈沖磁控濺射是采用矩形波電壓的脈沖電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流電源進(jìn)行磁控濺射沉積。在提高濺射沉積率、降低沉積溫度等一系列顯著優(yōu)點的同時，脈沖磁控濺射技術(shù)能有效地抑制電弧的產(chǎn)生，從而消除薄膜缺陷。

脈沖可分為雙向脈沖和單向脈沖。雙向脈沖在一個周期內(nèi)存在正電壓和負(fù)電壓兩個階段，在負(fù)電壓段，電源工作于靶材的濺射，正電壓段，引入電子中和靶面累積的正電荷，并使表面清潔，裸露出金屬表面。加在靶材上的脈沖電壓與一般磁控濺射相同(400～500V)，脈沖磁控濺射通常采用方波脈沖波形，在中頻段(20～200kHz)即可有效消除異?；」夥烹姷陌l(fā)生，控制靶材放電的時間，保證靶材不中毒、不出現(xiàn)電弧放電，然后斷開靶電壓甚至使得靶材帶正電。因為等離子體中電子運(yùn)動速度遠(yuǎn)高于離子速度，變換的靶材正電壓一般只需要負(fù)偏壓的10%～20%，即可以防止電弧放電。一些研究認(rèn)為，脈沖寬度(正負(fù)電壓時間比)起著關(guān)鍵作用，脈沖寬度達(dá)到1。∶1時有最佳抑制效果；正電壓對電弧放電是否有明顯影響，但沉積速率影響很大。正電壓從10%提高到20%(與負(fù)電壓相比)，沉積速率可提高50%。

脈沖磁控濺射的主要參數(shù)包括濺射電壓、脈沖頻率和占空比。由于等離子體中的電子相對離子具有更高的能動性，因此正電壓值只需要負(fù)電壓值的10%～20%，就可以有效中和靶表面累積的正電荷。脈沖頻率通常在中頻范圍，頻率下限決定于保證靶面累積電荷形成的場強(qiáng)低于擊穿場強(qiáng)的臨界值，頻率上限的確定主要考慮到沉積速率，一般在保證穩(wěn)定放電的前提下，盡可能取較低的頻率。在確保濺射時靶表面積累的電荷在正電壓階段完全中和的前提下，盡可能提高空比，以達(dá)到最大的電源效率。

另一個最新發(fā)展是在襯底上加脈沖偏壓。脈沖偏壓能夠大大提高襯底上的離子束流。在磁控濺射中，直流負(fù)偏壓一般加到－100V時，襯底離子束流即達(dá)到飽和，提高負(fù)偏壓不會增加襯底離子束流，一般認(rèn)為該飽和電流為離子束流，電子無法接近襯底表面。使用脈沖偏壓則不然，研究表明，脈沖偏壓不僅能夠提高襯底飽和電流，而且隨著負(fù)偏壓的增大，飽和電流增大；當(dāng)脈沖頻率提高時，該效應(yīng)更加顯著；該機(jī)制仍然不很清楚，可能與振蕩電場產(chǎn)生的等離子體的離化率及電子溫度較高這一效應(yīng)有關(guān)。襯底脈沖負(fù)偏壓為有效控制襯底電流密度提供了一種新的方法，可應(yīng)用于優(yōu)化膜層結(jié)構(gòu)和附著力，縮短濺射清洗和襯底加熱時間。