直流溅射不用于绝缘体,主要是因为绝缘体固有的电特性会导致电荷积聚,从而破坏溅射过程,并可能造成严重的操作问题。
绝缘靶上的电荷积聚:
顾名思义,绝缘材料导电性能不好。在直流溅射中,通过一种称为溅射的过程,将直流电施加到目标材料上以喷射粒子。然而,当目标材料是绝缘体时,外加的直流电流无法流过材料,从而导致目标材料上的电荷积聚。这种电荷积聚会阻碍建立稳定的气体放电,而气体放电对溅射过程至关重要。没有稳定的放电,溅射过程就会变得低效,甚至完全停止。绝缘基片上的电荷积聚:
同样,如果基底是绝缘体,它也会在沉积过程中积累电子。这种积累会导致产生电弧,电弧是一种破坏性放电,会损坏基底和沉积薄膜。这些电弧是克服基底绝缘性所需的高电压造成的,反过来又会产生局部高电应力区域。
反应式直流溅射的挑战:
即使使用反应式直流溅射,即金属靶材与反应气体结合形成绝缘涂层,挑战依然存在。当绝缘膜在基底上生长时,它可能会带电,从而导致同样的电弧问题。此外,阳极可能会被涂覆并逐渐变成绝缘体,这种现象被称为阳极消失效应,它使溅射所需的电气环境更加复杂,从而加剧了问题的严重性。
替代方案:射频溅射: