为什么溅射压力至关重要？优化薄膜质量和沉积效率

溅射压力是溅射过程中的一个关键参数，对溅射粒子的能量分布、方向和沉积质量有重大影响。在较高的压力下，溅射离子会更频繁地与气体原子碰撞，导致扩散运动，从而缓和其能量和方向。这将导致更随机的沉积模式，从而提高覆盖率，但可能会降低粒子的动能。相反，较低的压力允许更多的弹道冲击，使粒子保持较高的能量和方向性，从而形成更致密、更均匀的薄膜。压力还会影响溅射率，而溅射率由溅射产量、离子电流密度和材料特性等因素决定。了解和控制溅射压力对于优化薄膜质量、沉积速率和工艺效率至关重要。

要点说明：

对粒子能量和方向的影响:
- 在较高的溅射压力下，溅射离子会更频繁地与气体原子碰撞，从而产生扩散运动。这就缓和了它们的动能并使其方向随机化，从而使沉积更均匀但能量更低。
- 在较低的压力下，颗粒经历较少的碰撞，保留较高的动能和更多的定向运动，从而形成更致密、更均匀的薄膜。
对沉积质量的影响:
- 较高的压力可使沉积物更均匀地分布在基底上，从而提高覆盖率，但颗粒动能的降低可能会导致薄膜的密度降低。
- 较低的压力有利于高能弹道冲击，从而提高薄膜密度和均匀性，但如果控制不当，可能会降低覆盖率。
对溅射速率的影响:
- 溅射率（定义为每秒从靶上溅射出的单层膜的数量）受压力的影响，具体表现为压力对离子电流密度和粒子平均自由路径的影响。
- 较高的压力会增加碰撞和能量损失，从而降低溅射率，而较低的压力则会允许更直接的高能撞击，从而提高溅射率。
过程控制中的作用:
- 压力和沉积温度是一个决定性的工艺参数，必须仔细控制，才能获得理想的薄膜特性。
- 调整背景气体压力可使制程范围从高能弹道冲击到低能热化运动，从而灵活地定制薄膜特性。
与其他因素的相互作用:
- 溅射产率取决于入射离子的能量、离子和目标原子的质量以及固体中原子的结合能，而压力则通过对离子能量和碰撞频率的影响间接影响溅射产率。
- 电源类型（直流或射频）和材料特性也会与压力相互作用，从而决定溅射过程的整体效率和薄膜质量。

通过了解这些关键点，设备和耗材采购人员可以就优化溅射压力做出明智的决定，以实现特定的薄膜特性和工艺目标。

汇总表：

指标角度	高压	低压
粒子能量和方向	与气体原子碰撞次数多，动能低，沉积模式随机。	碰撞较少，动能较高，定向运动可形成较致密的薄膜。
沉积质量	提高覆盖率，但由于粒子能量降低，薄膜密度降低。	薄膜密度和均匀性提高，但覆盖率可能降低。
溅射率	由于碰撞和能量损失增加，溅射率降低。	通过更直接、更有能量的撞击提高速率。
过程控制	可调节以实现低能量热化运动，从而获得特定的薄膜特性。	可调节实现高能弹道冲击，以获得定制特性。