容易发生活化或离化等化学反应。另外,由于入射的溅射粒子有较大的动能,基体和薄膜的温度变化也比较显著。
3,溅射粒子的成膜过程
靶材粒子入射到基片上在沉积成膜过程中,应当考虑的几个问题。 1)沉积速率
沉积速率Q是指从靶材上溅射出来的物质,在单位时间内沉积到基片上的厚度,该速率与溅射速率S成正比。
即有Q = CIS
式中,C-与溅射装置有关的特征常数;I—离子电流;S---溅射率。
上式表明,对于一定的溅射装置(即C为确定值)和一定的工作气体,提高沉积速率的有效办法是提高离子电流I.
但是,在不增高电压的条件下,增加I值就只有增高工作气体的压力。(在不增高电压的情况下,要增加离子电流,就需要增加工作气压,从而增加电离出来的离子数量)
而工作气体压力增高到一定值时,溅射率会明显下降。这是由于靶材粒子的背反射和散射增大所引起的。事实在,在大约10Pa的气压下,从阴极靶溅射出来的粒子中,只有10%左右才能够穿越阴极暗区。所以,由溅射率来选择气压的最佳值是比较恰当的。同时,气压升高还会影响薄膜质量。
2)沉积薄膜的纯度
为了提高薄膜的纯度,必须尽量减少沉积到基片上杂质的量。这里的杂质,主要是指真空室的残余气体。
平面磁控溅射的工作特性:
溅射时电流与电压之间的关系基本遵循下面的公式: I= KVn,
K和n是与气压、靶材料、磁场和电场有关的常数。 气压高,阻抗小,伏安特性曲线较陡,溅射功率的变化可表示成
dP=d(IV) = IdV + VdI = IdV + nIdV
显然,电流引起功率变化(nIdV) 是电压引起的IdV的n倍,所以要使溅射速率恒定,不仅稳压,更重要的是稳流,或者说必须稳定功率。
在恒定阴极电流条件下,阴极电压与气压的关系曲线,此时 功率P为 P = KVn+1
在气压和靶材料等因素确定后,如果功率不太大,则溅射速率基本上与功率成线性关系。但是功率如果太大,可能出现饱和现象。