合金膜のスパッタリング堆積方法

- Mar 28, 2019-

合金膜のスパッタリング堆積方法

 

スパッタリングシステムで使用されるターゲットの数を減らすために、組成および性能の要件を満たす合金薄膜は、合金ターゲット、複合モザイクターゲットおよびマルチターゲットのように、可能な限り1つのターゲットを用いたスパッタリング堆積によって調製することができる。ターゲットスパッタリング

 

一般的に言って、安定した放電状態では、ターゲットの組成に応じて、あらゆる種類の構成原子がスパッタリングの影響を受け、スパッタリングコーティングは真空蒸着やイオンプレーティングよりも優れています。ターゲット成分はそれほど差がなく、コーティング成分は安定しています。しかし、場合によっては、異なる成分のスパッタリング現象の選択のために、フィルムのアンチスパッタリング速度と接着性が異なり、それが原因でフィルムとターゲット成分が変化します。この合金ターゲットを使用して、特定の成分を含むフィルムを作るために、実験に従って特定の比率でターゲットを準備し、可能な限りターゲットの温度を下げることに加えて、基板温度も下げることができます。付着速度の差を減少させるために、そして適切なプロセス条件を選択して、フィルム1aに対するスパッタリング防止効果を減少させることができる。 できるだけ遠くに。

 

場合によっては、広い面積の均一な合金ターゲットおよび複合ターゲットを準備するのは容易ではありません。 この場合、単一要素からなる複合モザイクターゲットを採用することができる。 ターゲット表面の構成は図1に示されている。 Dは最良の効果を有し、そしてフィルムの組成を制御することが容易でありそして良好な再現性を有する。原則として、二元合金だけでなく三元および四元合金もこの方法によって製造することができる。

合金靶3

図1異なる構造の複合ターゲット

 

(a)モザイクターゲットをブロックします。 (b)ラウンドモザイクターゲット。 (c)小さな正方形のモザイクターゲット。 (d)扇形モザイクターゲット

 

スパッタリングフィルム中に対応する成分分布を作るために、図2に示すようなモザイクターゲットを使用することができる。 図において、Al材料の複合ターゲットをTiマトリックスターゲットのエッチングされた領域に穿孔して、Ti Al N合金フィルムまたは化合物フィルムを調製した。 図から、フィルム組成は基板の異なる位置では異なることが分かる。 Al材料のはめ込み位置および量は、決定された合金組成に対応するので、この方法によって様々な成分の合金または化合物フィルムを製造することは非常に便利である。

合金靶2

図2 Ti-Alモザイク複合ターゲット

 

マルチターゲットスパッタリングの構造を図3に示す。化合物膜は、基板を2つ以上のターゲットの上で回転させ、各膜の堆積厚さを1つ以上の原子層になるように制御することによって調製できる。 例えば、In 1 − x Ga x Sb単結晶膜を製造するためにInSbおよびGaSbターゲットが使用されてきた。 この装置はより複雑ではあるが、基板の回転速度を制御し、各ターゲットに印加される電圧を変えることによって任意の構成要素の膜を得ることができる。 これらのパラメータを制御することにより、膜厚方向に膜の組成を変えることができ、超格子構造を得ることができる。

合金靶1

イチジク。 マルチターゲットスパッタリング構造の3概略図

 

合金膜の組成が大きく異なる場合には、通常補助陰極法が用いられる。 主陰極ターゲットは合金の主成分からなり、補助陰極ターゲットは合金の添加成分からなる。 各ターゲットに対して同時にスパッタリングを行い、合金膜を形成した。 補助陰極ターゲットの電流を調整することによって、合金膜中の添加成分の量を自由に変えることができる


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