反应溅射是等离子溅射大类中的一种专门技术,主要用于在基底上沉积化合物薄膜。传统的溅射法涉及单一元素的沉积,而反应溅射法则不同,它将反应气体引入溅射室,以促进化合物薄膜的形成。
工艺概述:
在反应溅射中,目标材料(如铝或金)被放置在一个腔室中,受到等离子体(通常由氩气等惰性气体产生)中离子的轰击。与此同时,氧气或氮气等活性气体被引入腔室。目标材料的溅射粒子与反应气体发生化学反应,形成化合物,然后沉积在基底上。这一过程对于生成氧化物或氮化物等材料的薄膜至关重要,而这些薄膜是无法通过简单的单元素溅射来实现的。
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详细说明:引入反应气体:
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反应溅射的关键是引入反应气体。这种气体带正电,会与目标材料的溅射粒子发生反应。反应气体的选择取决于所需的化合物;例如,氧气用于形成氧化物,氮气用于形成氮化物。
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化学反应和薄膜形成:
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溅射颗粒与反应气体发生化学反应,从而在基底上形成化合物薄膜。这种反应对于沉积具有特定化学成分和性质的材料至关重要。薄膜的化学计量学是指化合物中元素的精确比例,可通过调整惰性气体和反应气体的相对压力来控制。挑战与控制参数:
反应溅射的特点是具有类似滞后的行为,这使得寻找最佳操作条件具有挑战性。需要仔细控制惰性气体和反应气体的分压等参数,以控制目标材料的侵蚀和基片上的沉积速率。伯格模型等模型有助于理解和预测添加反应气体对溅射过程的影响。
应用和优势: