Parametri ta' Sputtering Reverse: B'Liema Vultaġġ ta' Preġudizzju Il-Film Depożitat Jiġi Ri-sputtered 'il bogħod?
Il-film diġà depożitat se jiġi knocked off meta l-vultaġġ bias huwa għoli?
It-tweġiba hija iva.
Dan il-fenomenu huwa magħruf bħala reverse sputtering (jew re{0}}sputtering) fil-PVD.
Ladarba l-vultaġġ ta 'bias jaqbeż limitu kritiku, l-enerġija tal-joni ssir għolja biżżejjed biex tneħħi l-atomi tal-film diġà depożitati u tkeċċihom lura fil-fażi tal-gass. Ir-rata tad-depożizzjoni tonqos kif xieraq. F'każijiet severi, isseħħ depożizzjoni negattiva - il-film jikber irqaq maż-żmien.
X'inhu Reverse Sputtering?
Waqt id-depożizzjoni PVD, iseħħu żewġ proċessi simultanjament fuq il-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol:
Tkabbir tal-film: Atomi sputtered mill-mira jivvjaġġaw lejn is-sottostrat u jibnu l-kisi.
Inċiżjoni tal-film: Ioni aċċellerati mill-preġudizzju jibbumbardjaw il-biċċa tax-xogħol u knock off atomi diġà depożitati.
Għalhekk, ir-rata ta' depożitu netta ssegwi din ir-relazzjoni:
Rata ta' Depożitu Netta=Rata ta' Depożitu − Rata ta' -sputtering
Taħt kundizzjonijiet operattivi normali, ir-rata ta 'depożizzjoni taqbeż ir-rata ta' re-sputtering, għalhekk il-ħxuna tal-film tiżdied. Hekk kif il-vultaġġ tal-polarizzazzjoni jogħla, ir-ri-sputtering jintensifika. Eventwalment, ir-rata ta 'atomi li jitneħħew tista' taqbeż ir-rata ta 'depożizzjoni.
Ejja l-ewwel nintroduċu l-kunċett fundamentali: sputtering yield.
Ir-rendiment ta' sputtering jirreferi għan-numru medju ta' atomi li jintefgħu meta jone wieħed ta'-enerġija jolqot materjal. Per eżempju, meta 500 eV joni argon jibbumbardjaw kromju (Cr), ir-rendiment sputtering tvarja bejn wieħed u ieħor minn 0.6 sa 0.8 atomi Cr għal kull jone. Ġeneralment, enerġija jonika ogħla tiġġenera rendiment ogħla ta 'sputtering. Konsegwentement, vultaġġ ta 'bias ogħla jaċċellera r-rata ta' tneħħija tal-materjal mill-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol.
Il-vultaġġ tal-preġudizzju kritiku jvarja għal diversi materjali:
Metalli puri (Cr, Ti, eċċ.)
50–100 V: Depożizzjoni normali
200–300 V: Jibda r--sputtering notevoli
300–500 V: Ir-rata tad-depożizzjoni toqrob lejn iż-żero
'il fuq minn 500 V: Jista' jseħħ inċiżjoni tax-xibka
Metalli puri huma l-aktar suxxettibbli għar-ri{0}}sputtering.
Nitruri (TiN, CrN, eċċ.)
In-nitruri għandhom rabta kimika aktar b'saħħitha, li jagħmlu l-atomi aktar diffiċli biex jinqalgħu. Għalhekk, il-vultaġġ ta' polarizzazzjoni kritika tagħhom għal re-sputtering sinifikanti huwa ogħla.
Taħt 200 V: Depożizzjoni normali stabbli
300–500 V: Tnaqqis ovvju fir-rata ta 'depożizzjoni
500–800 V: Jersaq lejn il-limitu kritiku għat-tneħħija netta tal-materjal
DLC (Djamant-Bħal Karbonju)
DLC huwa każ speċjali. Ħafna proċessi ta-C (karbonju amorfu tetrahedral) jimpjegaw bias pulsati f'-800 V sa -1500 V. Madankollu, grazzi għall-modalità pulsata u enerġija jonika medja moderata, xorta tista 'tinżamm depożizzjoni stabbli. Sputtering reverse sever joħroġ biss f'enerġiji joniċi saħansitra ogħla.
Għaliex Re{0}}Sputtering Moderat Huwa Benefiċċju
Ħafna nies ġodda jqisu bi żball ir-re-sputtering bħala effett negattiv, li mhuwiex korrett.
Fil-PVD, il-preġudizzju tas-sottostrat jiddependi parzjalment fuq re{0}}sputtering ħafif biex ittejjeb il-kwalità tal-kisi. L-atomi marbuta b'mod laxk, il-partiċelli mwaħħla b'mod dgħajjef u l-mikrostrutturi instabbli huma preferenzjali sputtered bogħod. Jibqgħu biss strutturi stabbli magħqudin b'mod dens. Il-mekkaniżmu jixbaħ ir-ramel tal-għarbil: il-ħbub maħlula jitneħħew, u jħallu qafas kompatt.
Għaldaqstant, ri{0}}sputtering ħafif ikkontrollat huwa fattur ewlieni għad-densifikazzjoni tal-film.
Problemi li Jirriżultaw minn Ri{0}}Sputtering Eċċessiv
Il-kwistjonijiet iseħħu ladarba r--sputtering isir wisq intens:
Rata ta' depożizzjoni mnaqqsa
Din hija l-aktar osservazzjoni diretta. Anke b'qawwa fil-mira mhux mibdula, il-ħxuna tal-film tibni ħafna aktar bil-mod, peress li materjal li għadu kif ġie depożitat huwa kontinwament inċiż.
Bidla fil-kompożizzjoni tal-liga
Ħu TiAlN bħala eżempju: l-aluminju huwa eħfef biex jerġa-sputter milli titanju. Il-kontenut tal-aluminju fil-kisi jonqos gradwalment, li jwassal għal kompożizzjoni finali li tiddevja mill-mira tad-disinn.
Struttura tal-kristall disturbata
Preġudizzju eċċessivament għoli jissuġġetta l-kannizzata tal-kristall iffurmata għal bumbardament joniku persistenti. Il-konsegwenzi jinkludu stress intrinsiku drastikament elevat, difetti miżjuda, strutturi tal-qamħ bil-ħsara, kisjiet fraġli u anke qsim tal-film.
Metodu Prattiku biex Jiddetermina l-Vultaġġ Ottimal Bias fil-Produzzjoni
Il-knis tal-vultaġġ bias huwa l-approċċ standard.
Żomm il-qawwa fil-mira, it-temperatura tas-sottostrat, il-pressjoni tax-xogħol u l-fluss tal-gass kostanti; aġġusta biss vultaġġ bias. Ikkaratterizza r-rata ta 'depożizzjoni, l-ebusija, l-istress residwu u l-kompożizzjoni tal-kisi għal kull kundizzjoni.
Fil-biċċa l-kbira tar-riżultati tat-test, l-ebusija tal-kisi togħla kontinwament għall-ewwel. Wara li tilħaq ċertu punt, ir-rata ta 'depożizzjoni tonqos drastikament. Dan il-punt ta' bidla jimmarka fejn jinbeda sputtering reverse sever.
L-aħjar vultaġġ ta 'bias huwa tipikament stabbilit kemmxejn taħt dan il-limitu. Jikkonsenja densità ta' kisi għolja filwaqt li tevita sputtering eċċessiv mill-ġdid.
Kunċett Żbaljat Komuni
Ħafna tekniċi jassumu li vultaġġ ta 'bias ogħla huwa ugwali għal proċess aktar avvanzat. Dan huwa nuqqas ta' ftehim.
Il-preġudizzju tas-sottostrat jista 'jiġi analogu ma' romblu tat-triq: pressjoni insuffiċjenti tonqos milli tikkompatta l-bankina; pressjoni moderata tagħti wiċċ lixx u solidu; pressjoni eċċessiva tqaxxar il-wiċċ tat-triq.
Sommarju
Reverse sputtering huwa fenomenu fiżiku inerenti. Preġudizzju eċċessivament għoli jippermetti joni ta'-enerġija għolja li jerġgħu jniżżlu kisjiet diġà depożitati.
Ir-ri{0}}sputtering moderat jiffaċilita d-densifikazzjoni tal-film. Madankollu, re-sputtering eċċessiv jikkawża depożizzjoni aktar bil-mod, drift tal-kompożizzjoni, stress akbar u degradazzjoni strutturali.
Vultaġġ bias mhuwiex superjuri f'valuri ogħla. Proċess matur jolqot il-bilanċ: bumbardament joniku suffiċjenti biex jiddensifika l-film, mingħajr ma jitnaqqar il-kisja depożitata.
