反應(yīng)氣壓對(duì)ZAO薄膜沉積速率的影響
圖2 是不同反應(yīng)氣壓下沉積速率的變化曲線。工藝參數(shù)為:O2 氣和Ar 氣流量比為3/20，沉積溫度200℃，濺射功率140 W。可以看出，沉積速率隨反應(yīng)氣壓的增大而先增大后減小，有一個(gè)最大沉積速率，對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳反應(yīng)氣壓。分析如下：一方面，在反應(yīng)氣壓位于一個(gè)較低的工作范圍內(nèi)，隨著它的升高，氣體分子密度增大導(dǎo)致電子與氣體分子之間發(fā)生碰撞的幾率增大，從而電子在氣體分子間能更充分地交換它們的能量，使氣體濺射粒子能量增大；另一方面反應(yīng)氣壓的升高使電離度增大等離子體阻抗下降，放電增強(qiáng)，離子流增大，穿過(guò)陰極暗區(qū)被加速初始電子的能量減少，陰極對(duì)電子捕集效率增大，所以沉積速率增大。但是，當(dāng)反應(yīng)氣壓處于一個(gè)較高的工作范圍時(shí)，隨反應(yīng)氣壓的升高, 沉積速率反而會(huì)減小，這是因?yàn)檩x光放電中原子、離子的平均自由程下降，濺射靶材原子的背反射的幾率和受氣體原子(Ar) 散射的幾率增大，造成粒子能量降低，而粒子經(jīng)多次碰撞后逃離沉積區(qū)域而返回陰極表面，減小了襯底對(duì)濺射原子的收集效率，導(dǎo)致了沉積速率的降低[10]。由圖2 可知本實(shí)驗(yàn)最佳反應(yīng)氣壓為0.7 Pa 左右。
圖2 反應(yīng)氣壓和沉積速率的關(guān)系
圖2.1 不同反應(yīng)氣壓下O2 氣流量和沉積速率的關(guān)系
在圖2 的曲線上取0.5 Pa 和0.9 Pa 兩個(gè)點(diǎn)，繪制成圖2.1 并和圖1 作為比較，其他工藝參數(shù)保持一致�？梢园l(fā)現(xiàn)隨著氣壓的提升，兩個(gè)拐點(diǎn)向流量高的方向移動(dòng)，金屬模式所占的比例增大，靶中毒的現(xiàn)象得以緩解，但是沉積速率降低依然很快。
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