Bài giảng Tạo màng bằng phương pháp sputtering đưa ra khái niệm phún xạ, cơ chế vật lý của phương pháp sputtering, điều kiện cần cho phún xạ, hiệu suất phún xạ, sơ đồ cấu tạo của hệ phún xạ, kỹ thuật phún xạ,... Mời các bạn tham khảo.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Tạo màng bằng phương pháp sputtering
- Tạo màng bằng phương
pháp sputtering
Nguyễn Trung Độ
- Phún xạ là gì?
là kỹ thuật chế tạo màng mỏng dựa trên nguyên lý
truyền động năng bằng cách dùng các iôn khí hiếm
được tăng tốc dưới điện trường bắn phá bề mặt
vật liệu từ bia vật liệu, truyền động năng cho các
nguyên tử này bay về phía đế và lắng đọng trên đế.
Các ion khí trơ Phún xạ không phán ứng
Vd: màng Al,Cu,Ag…
Các ion phản ứng Phún xạ phản ứng
với bia
Vd:màng Al2O3,
TiO2, TiN…
- Cơ chế vật lý của phương pháp sputtering
Dòng khí (thường là argon hoặc argon+O2, argon+N2) được bơm vào
buồng chân không tạo plasma hình thành các ion Ar+. Các ion này
hướng về target (kim loại cần tạo mạng mỏng) được áp thế âm. Các
ion này di chuyển với vận tốc cao, bắn phá target và đánh bật các
nguyên tử của target ra khỏi target. Các nguyên tử này "bốc hơi" và
đi đến substrate (thuỷ tinh hay silicon wafer), tích tụ trên substrate và
hình thành màng mỏng khi số lượng nguyên tử đủ lớn
- Cơ chế vật lý của phương pháp sputtering
Keát quaû laø:
- Vaät lieäu töø bia seõ hình thaønh maøng treân ñeá
Màng đơn chất nếu là phún xạ không
phản ứng
Bia đơn chất
Màng hợp chất nếu là phún xạ
phản ứng
Bia hợp chất Màng hợp chất
Màng đơn lớp
Màng đa lớp
Tất cả các màng này điều mang tính chất thin
- Điều kiện cần cho phún xạ
Target:
Coù ñoä nguyeân chaát cao laø caàn thieát
Kích thöôùc phaûi lôùn hôn kích thöôùc cuûa ñeá ñeå maøng coù ñoä ñoàng
ñeàu cao
Nöôùc laøm nguoäi phía sau target
Ñieàu khieån nguoàn ion
Khí trô ñöôïc chuyeån thaønh plasma ñeå hoaït ñoäng nhö nguoàn ion
Ñieàu khieån nguoàn ion plasma baèng caùch cung caáp naêng löôïng
cho chuøm ion
- ÑOÄ XUYEÂN SAÂU CUÛA NHÖÕNG ION
* Ñoä xuyeân saâu cuûa ion phuï
thuoäc vaøo:
-Naêng löôïng cuûa nhöõng ion
-Goùc tôùi cuûa ion
-Khoái löôïng cuûa ion so vôùi khoái
löôïng cuûa bia
Ñoä xuyeân saâu trung bình cuûa
ion khoaûng 10 – 40 nm
- HIEÄU SUAÁT PHUÙN XAÏ
Hieäu suaát phuùn xaï = toång caùc nguyeân töû
phuùn xaï A / toång caùc ion tôùi = NA / Ni
Hieäu suaát phuùn xaï phuï thuoäc vaøo:
- Baûn chaát cuûa bia.
- Baûn chaát cuûa nhöõng ion (khí saïch, khí trô, khí
phaûn öùng)
- Naêng löôïng tôùi cuûa nhöõng ion
- Goùc tôùi
- BAÛN CHAÁT CUÛA BIA
- NAÊNG LÖÔÏNG CUÛA ION
- GOÙC TÔÙI
Tæ leä hieäu suaát (Y /Y0) cao nhaát ôû khoaûng 72o
- SƠ ĐỒ CAÁU TAÏO HEÄ PHUÙN XAÏ
- KYÕ THUAÄT PHUÙN XAÏ
1. Chaân khoâng ñöôïc taïo bôûi 2 loaïi bôm:
- Bôm sô caáp (bôm rote, bôm quay daàu)
- Bôm turbo (bôm khuyeách taùn)
2. Khí ñöôïc ñöa vaøo (thöôøng laø Ar) ñeå thöïc hieân quaù
trình ion hoaù chaát khí
- CHAÂN KHOÂNG
-Bôm quay (sô caáp, bôm rote, bôm quay daàu):
+ Toác ñoä: 30 m3/h.
+ AÙp suaát giôùi haïn: 10-2 torr.
-Bôm turbo (bôm khuyeách taùn):
+ Toác ñoä: 200 l/s
+ AÙp suaát giôùi haïn: 10-10 torr.
-Chaân khoâng phuùn xaï:
+ Chaân khoâng tôùi haïn: 10-7 torr
+ AÙp suaát laøm vieäc: 10-2 10-3 torr
- Haïn cheá: quaù trình laéng ñoïng ôû chaân khoâng trung bình coù theå laøm
taêng taïp hôn quaù trình boác bay.
- Caùc loaïi phöông phaùp phuùn xaï
Phuùn xaï DC
Phuùn xaï RF
Phuùn xaï phaûn öùng
Phuùn xaï magnetron
Phuùn xaï magnetron bieåu dieãn theo ba phöông
phaùp vaø taêng cöôøng hieäu quaû
- Caùc loaïi phöông phaùp phuùn xaï
•Ñöôïc thöïc hieän trong moâi tröôøng chaân khoâng thaáp hoaëc
trung bình (~10-3 10-2 torr)
• Thuaän lôïi
Coù theå söû duïng target lôùn cho söï ñoàng ñeàu cuûa maøng
Deå kieåm soaùt beà daøy theo thôøi gian
Deå laéng ñoïng hôïp kim vaø hôïp chaát
Khoâng coù böùc xaï tia X
- PHUÙN XAÏ MAGNETRON
Phuùn xaï Magnetron
- Nhaéc laïi: PHUÙN XAÏ LAØ GÌ?
* Söï töông taùc (va chaïm) cuûa nhöõng nguyeân töû hay
ion dieãn ra treân beà maët vaät lieäu daãn ñeán quaù trình
phuùn xaï töø beà maët.
* Ñoù laø keát quaû cuûa quaù trình truyeàn ñoäng löôïng
(xung löôïng) cuûa nhuõng haït tôùi.
* Khaùc vôùi caùc kyõ thuaät taïo maøng töø pha hôi khaùc.
Kyõ thuaät naøy khoâng noùng chaûy vaät lieäu. Hay ñaây laø
quaù trình bay hôi töø pha raén pha hôi maø khoâng qua
pha loûng
- PHUÙN XAÏ
Haït tôùi
Moâ taû söï phuùn
xaï
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
