直流溅射是一种物理气相沉积(PVD)技术,用于在基底上沉积材料薄膜。该工艺包括在一个腔体内形成真空,引入氩气等气体,并对目标材料施加直流电压。该电压使气体电离,形成等离子体,用离子轰击目标材料。这些离子的撞击导致目标材料中的原子被喷射或 "溅射 "到等离子体中。然后,这些原子穿过真空,沉积到基底上,形成薄膜。
创造真空:
直流溅射的第一步是在工艺室内形成真空。这一点至关重要,原因有几个。首先,它可以延长粒子的平均自由路径,即粒子与另一粒子碰撞前的平均移动距离。在低压环境中,粒子可以在不发生碰撞的情况下移动更长的距离,从而使目标材料更均匀、更平滑地沉积到基底上。形成等离子体:
建立真空后,将气体(通常是氩气)引入腔室。然后在靶材(阴极)和基底或腔壁(阳极)之间施加直流电压。该电压使氩气电离,产生由氩离子和电子组成的等离子体。
轰击和溅射:
等离子体中的氩离子在电场的作用下加速冲向带负电的目标。当这些离子与目标碰撞时,它们将动能传递给目标原子,导致其中一些原子从表面射出。这一过程称为溅射。沉积到基底上:
溅射的原子穿过真空,沉积到基底上。由于真空导致平均自由路径较长,原子可以直接从靶到基底,而不会产生明显的散射,从而形成高质量的均匀薄膜。