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磁控濺射工藝參數--襯底偏壓

磁控濺射工藝參數--襯底偏壓

2021-11-19 15:11:01 0

磁控濺射鍍膜技術中,工藝參數對鍍膜質量的影響非常大,涉及知識面廣,變量多也是主要難題之一,本模塊的內容呢就是每次分享一種工藝參數的學習心得,積少成多~本文介紹的是‘偏置電壓’在鍍膜過程中的影響.


基礎知識


要分析襯底偏壓對鍍膜質量的影響,首先需要明白如下幾點:


(1)襯底偏壓是什么,加在哪里?


實質上很簡單,襯底偏壓就是在襯底(基板)表面附近加的一個偏執電壓(通常使用負電壓),電壓相對于陰極陽極間的電壓差來說較小(通常幾十伏,幾百伏).


(2)襯底偏壓影響的是哪些變量?


這里首先要說一下沉積原子的運輸過程,經過氬離子轟擊以后,靶材濺射會出現兩者情況,第一種就是濺射出靶材原子,這些原子直接在襯底表面沉積形成薄膜.


第二鐘情況,氬離子的轟擊會導致靶材原子電離(通常出來時正離子),這些電離出來的離子就是本文襯底偏壓主要的作用對象.


原理概述


明確了偏置電壓作用對象以后,我們可以進一步了解其作用原理.作用同樣分為兩方面:


(1)在偏壓的作用下,濺射出來的離子獲得動能,加速飛向襯底并對襯底進行轟擊,此時,襯底表面結合不牢固的原子會被打掉,這樣子會留下一些結合緊密,缺陷少的薄膜原子,提高成膜質量.除此之外,偏壓還會吸引一部分氬離子,氬離子的轟擊可以對襯底表面雜質產生一個清潔作用,同樣對提高成膜質量是有好處的.


(2)沉積離子能量提高,根據筆者以前的文章可以知道,適當提高離子能量,對離子在襯底表面遷移等是有好處的,這里同理,離子能量提高,遷移率增加,并且可以打入襯底表面(不再單純的吸附在襯底表層上),這樣的好處就是薄膜的孔隙率減少,致密度提升,我們可以獲得相對來說粗糙率更低的薄膜了.


適度的偏壓提高可以提升薄膜質量和沉積速率,但是如果偏壓過高,首先產生嚴重的反濺射現象,降低濺射速率,也會使薄膜內部產生缺陷.因此,適當的加入偏置電壓有利于薄膜制備,具體電壓大小需要根據材料等進行實驗.

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