溅射靶材晶体尺寸和晶体方向对大面积镀膜的影响
发布时间：2022-09-19 作者：材料类科研服务平台 阅读量：648
靶材形状、纯度、密度、孔隙率、晶粒尺寸和结合质量对大面积镀膜的质量和溅射率有很大影响。今天我们分享溅射靶的晶体尺寸和晶体方向对大面积镀膜的影响。
溅射靶材粒径对大面积镀膜的影响
对于相同成分的靶材，晶粒尺寸较小的靶材的沉积速度快于晶粒尺寸较大的靶材。这是因为晶界在溅射过程中更容易受到攻击。晶界越多，成膜越快。晶粒尺寸的大小影响飞溅速度，影响薄膜质量。晶粒尺寸对均匀性的影响很小。结果表明，采用相同制备工艺制备的四种同种材料的金属靶材，通过不同的热处理时间，晶粒尺寸从0.5 mm变化到3.3 mm。发现薄膜的均匀性没有差异。因此，晶粒尺寸对薄膜均匀性的影响很小或没有影响。然而，晶粒尺寸的均匀性将直接影响成膜的均匀性。考虑到靶材的连续消耗，除了靶材同层的均匀性外，还要考虑靶材厚度方向的均匀性，不同截面的晶粒尺寸尽量一致，以保证均匀性不同时期的成膜情况。图 1、2显的 NiCr 溅射靶材的微观结构比较。从晶相照片可以看出，靶材a的晶粒尺寸和均匀度均优于靶材b，溅射薄膜对应的靶材a质量更高。并且不同截面的晶粒尺寸应尽可能一致，以保证不同时期成膜的均匀性。
在一般多晶体中，每个晶粒有不同于邻晶的结晶学取向，从整体看，所有晶粒的取向是任意分布的；某些情况下，靶材的晶粒在不同程度上会围绕某些特殊的取向排列，就称为择优取向或简称织构。对于具有晶粒择优取向的靶材来说，在靶材溅射过程中，低能离子不能直接从固体表面溅出原子，而是将动量传递给被碰撞的原子，引起晶格原子链碰撞。这种碰撞会沿着晶格的各个方向进行，但以原子晶格排列紧密的顺序为有效。因此，靶材表面的原子很容易沿着原子排列近的方向溅射出去。靶材的晶向对溅射速率和膜厚均匀性有显注影响，我们可以通过改变靶材的晶体结构来提高溅射速率和成膜质量。例如，膜厚偏差可以从10%降低到5%。不同的材料具有不同的晶体结构，因此应采用不同的成型和热处理的方法对其进行加工，以使靶材具有佳的晶体取向，借以提高成膜率和成膜质量。
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