在溅射过程中,压力的影响是显著和多方面的。
它既影响工艺动态,也影响沉积薄膜的特性。
压力在决定等离子条件方面起着至关重要的作用。
它还会影响溅射粒子的能量和方向性。
沉积过程的整体效率和质量受到压力的影响。
您需要了解的有关溅射压力的 5 个关键因素
1.等离子体的产生和稳定性
溅射需要压力约为 10^-2 到 10^-3 托的工艺气体来维持等离子体。
该等离子体对于提供通过碰撞使目标材料脱落的离子至关重要。
压力必须足够高,以保证足够的电离和等离子稳定性。
但压力也不能过高,以免造成过度碰撞,阻碍溅射粒子向基底的传输。
2.粒子能量和方向性
压力会影响溅射粒子的能量和方向性。
在较高的压力下,颗粒的平均自由路径会减小,从而导致更多的碰撞。
这使得到达基底的粒子角度分布更广。
这可以实现更好的覆盖,尤其是在复杂或不平整的表面上。
相反,在较低的压力下,颗粒会保留更多的初始能量,并以更有方向性的方式移动。
这有利于形成更致密、更均匀的薄膜。
3.表面流动性和薄膜质量
金属离子在较高压力下的过剩能量会增加它们到达基底后的表面流动性。
这种流动性的增强可提高薄膜质量。
它允许颗粒重新排列并形成更均匀、更密集的结构。
不过,这也取决于基底温度和相关材料的具体特性。
4.磁控溅射和压力
在磁控溅射中,使用磁场可以在较低的压力下进行操作。
这是通过在靶材附近捕获二次电子、加强电离和保持稳定的等离子体来实现的。
这不仅能提高溅射速率,还能实现更可控的沉积条件。
这对获得理想的薄膜特性至关重要。
5.反应溅射和压力管理
在反应溅射中,通过引入反应气体在基底上形成化合物,必须仔细管理压力。
它必须平衡薄膜的生长速度并防止目标中毒。
在低压下,薄膜的生长速度会很慢。
压力过高时,反应气体会与靶材发生过度作用,从而降低溅射速率,并可能降低薄膜质量。
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