溅射是一种通过从目标材料中喷射粒子将薄膜沉积到基底上的工艺。该工艺的压力范围至关重要,直流(DC)溅射的压力范围通常在 0.1-1 mTorr 之间,射频(RF)溅射的压力范围可低至 15 mTorr 以下。
了解溅射的压力范围
1.直流溅射压力
在直流溅射中,压力一般设定在 0.1-1 mTorr 之间。这个范围对于维持适合溅射过程的环境是必要的。气体离子可以有效地与目标材料碰撞,喷射出颗粒,然后沉积到基底上。在这些压力下,气体密度足以维持等离子体,但又不会过高导致喷射出的粒子过度散射。这确保了沉积过程的效率。
2.射频溅射压力
用于绝缘靶材料的射频溅射的工作压力更低,通常低于 15 mTorr。射频溅射的压力较低是由于其供电方法使用了无线电波而非直流电。这种方法可以减少目标材料颗粒与气体离子之间的碰撞,使颗粒有更直接的途径到达基底。这对于不导电的材料尤其有利,因为射频方法可以有效地电离气体和目标材料,而无需直接的电接触。
3.压力对溅射过程的影响
溅射室内的压力对溅射过程的动态有很大影响。在较低的压力下,溅射气体原子与喷射出的靶粒子之间的碰撞较少,从而使沉积更有方向性,能量更大。这可以产生附着力更强、缺陷更少的高质量薄膜。相反,在较高的压力下,碰撞次数的增加会导致更多的弥散沉积,从而可能影响沉积薄膜的均匀性和结构完整性。
4.溅射气体的作用
溅射气体的选择也取决于压力条件。通常使用氩气等惰性气体,其原子量应与目标材料的原子量相近,以实现有效的动量传递。对于较轻的元素,氖可能是首选,而对于较重的元素,可以使用氪或氙。必须对压力设置进行优化,以确保气体能有效电离以轰击目标,但又不至于密度过大而干扰沉积过程。
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