Se voidaan jakaa DC-magnetronisputterointiin ja RF-magnetronisputterointiin.
DC-sputterointimenetelmä edellyttää, että kohde voi siirtää ionipommitusprosessista saadun positiivisen varauksen sen kanssa läheisessä kosketuksessa olevalle katodille, jolloin tällä menetelmällä voidaan vain sputteroida johdindataa, mikä ei sovellu eristysdatalle, koska pinnalla olevaa ionivarausta ei voida neutraloida pommittaessa eristyskohdetta, mikä johtaa kohteen pinnan potentiaalin kasvuun, ja lähes kaikki syötetty jännite kohdistuu kohteeseen, joten ionien kiihtymisen ja ionisoitumisen mahdollisuus kaksi napaa pienennetään tai niitä ei edes voida ionisoida. Se johtaa jatkuvan purkauksen epäonnistumiseen, jopa purkauksen katkeamiseen ja sputterointihäiriöön.Siksi radiotaajuussputterointia (RF) on käytettävä kohteiden tai ei-metallisten kohteiden, joiden johtavuus on huono, eristämiseen.
Sputterointiprosessiin liittyy monimutkaisia sirontaprosesseja ja erilaisia energiansiirtoprosesseja: ensinnäkin putoavat hiukkaset törmäävät elastisesti kohdeatomeihin ja osa osuvien hiukkasten liike-energiasta välittyy kohdeatomeihin.Joidenkin kohdeatomien kineettinen energia ylittää muiden niiden ympärillä olevien atomien muodostaman potentiaaliesteen (5-10 ev metalleille), ja sitten ne irrotetaan hilan hilahilasta tuottaen off-site atomeja, Ja lisää toistuvia törmäyksiä viereisten atomien kanssa. , mikä johtaa törmäyskaskadiin.Kun tämä törmäyskaskadi saavuttaa kohteen pinnan, jos kohteen pinnan lähellä olevien atomien kineettinen energia on suurempi kuin pinnan sitoutumisenergia (1-6ev metalleille), nämä atomit erottuvat kohteen pinnasta. ja mene tyhjiöön.
Sputterointipinnoitus on taitoa käyttää varautuneita hiukkasia pommittamaan kohteen pintaa tyhjiössä, jotta pommitetut hiukkaset kerääntyvät alustalle.Tyypillisesti matalapaineista inerttiä kaasun hehkupurkausta käytetään tuottamaan sattuvia ioneja.Katodikohde on valmistettu päällystemateriaaleista, alustaa käytetään anodina, 0,1-10pa argonia tai muuta inerttiä kaasua syötetään tyhjökammioon ja hehkupurkaus tapahtuu katodin (kohde) 1-3kv DC negatiivisen korkean vaikutuksesta. jännite tai 13,56 MHz RF-jännite.Ionisoidut argonionit pommittavat kohteen pintaa, jolloin kohdeatomit roiskuvat ja kerääntyvät substraatille muodostaen ohuen kalvon.Tällä hetkellä on olemassa monia sputterointimenetelmiä, mukaan lukien pääasiassa toissijainen sputterointi, tertiäärinen tai kvaternaarinen sputterointi, magnetronisputterointi, kohdesputterointi, RF-sputterointi, biasputterointi, epäsymmetrinen viestintä RF-sputterointi, ionisuihkusputterointi ja reaktiivinen sputterointi.
Koska sputteroidut atomit roiskuvat pois kineettisen energian vaihtamisen jälkeen positiivisilla ioneilla, joiden energia on kymmeniä elektronivoltteja, sputteroiduilla atomeilla on korkea energia, mikä edistää atomien hajoamiskykyä pinoamisen aikana, pinoamisen hienoutta ja valmistusta. valmistetut kalvot tarttuvat vahvasti alustaan.
Sputteroinnin aikana kaasun ionisoinnin jälkeen kaasu-ionit lentävät katodiin kytkettyyn kohteeseen sähkökentän vaikutuksesta ja elektronit lentävät maadoitettuun seinän onteloon ja alustaan.Tällä tavalla alhaisessa jännitteessä ja matalassa paineessa ionien määrä on pieni ja kohteen sputterointiteho on pieni;Korkealla jännitteellä ja korkealla paineella, vaikka ioneja voi esiintyä enemmän, substraattiin lentävien elektronien energia on korkea, mikä on helppoa lämmittää alustaa ja jopa toissijaista sputterointia, mikä vaikuttaa kalvon laatuun.Lisäksi kohdeatomien ja kaasumolekyylien välisen törmäyksen todennäköisyys lennon aikana substraatille kasvaa myös huomattavasti.Siksi se hajoaa koko onteloon, mikä ei vain tuhlaa kohdetta, vaan myös saastuttaa jokaisen kerroksen monikerroksisten kalvojen valmistuksen aikana.
Edellä mainittujen puutteiden ratkaisemiseksi kehitettiin DC-magnetronisputterointitekniikkaa 1970-luvulla.Se poistaa tehokkaasti katodisputterointinopeuden ja elektronien aiheuttaman substraatin lämpötilan nousun puutteet.Siksi se on kehitetty nopeasti ja laajalti käytetty.
Periaate on seuraava: magnetronisputteroinnissa, koska liikkuvat elektronit altistuvat Lorentzin voimalle magneettikentässä, niiden liikerata on mutkainen tai jopa spiraalimainen liike ja niiden liikerata pitenee.Siksi törmäysten lukumäärä toimivien kaasumolekyylien kanssa lisääntyy niin, että plasman tiheys kasvaa, ja sitten magnetronin sputterointinopeus paranee huomattavasti, ja se voi toimia pienemmällä sputterointijännitteellä ja -paineella vähentääkseen kalvon saastumista;Toisaalta se myös parantaa substraatin pinnalle osuvien atomien energiaa, joten kalvon laatua voidaan parantaa huomattavasti.Samaan aikaan, kun elektronit, jotka menettävät energiaa useissa törmäyksissä, saavuttavat anodin, niistä on tullut matalaenergiaelektroneja, jolloin substraatti ei ylikuumene.Siksi magnetronisputteroinnin etuna on "suuri nopeus" ja "matala lämpötila".Tämän menetelmän haittana on, että eristekalvoa ei voida valmistaa ja magnetronielektrodissa käytetty epätasainen magneettikenttä aiheuttaa ilmeisen epätasaisen kohteen syövytyksen, mikä johtaa kohteen alhaiseen käyttöasteeseen, joka on yleensä vain 20–30 %. %.
Postitusaika: 16.5.2022