Рост пленки
Jan 06, 2018| Все процессы осаждения тонких пленок состоят из трех этапов:
1. получение пленкообразующих видов
2. перенос этих видов из источника в субстрат
3. конденсация и сшивание на подложке
В PVD первый шаг - либо испарение, либо напыление, второй этап подразумевает транспорт прямой видимости, если технологическое давление очень низкое, и существует небольшая вероятность столкновения или транспортировки потока, если давление высокое. Тип транспорта влияет на фактический рост пленки на третьем этапе.
Когда атом попадает на поверхность подложки и адсорбируется, он будет диффундировать на поверхности, пока он не будет десорбирован или не прилипает к энергетически выгодному месту. Эта поверхностная диффузия зависит от энергии, которую атом имеет при поступлении на поверхность, и если подложка снабжается дополнительной энергией, например, путем нагрева или ионной бомбардировки. Энергия атома зависит от давления в камере осаждения, при высоком давлении уменьшается энергия, связанная с потерями энергии при столкновениях. Ионная бомбардировка поверхности возможна в плазменных методах и может контролироваться отрицательным напряжением смещения подложки относительно плазмы.
Если атом прилипает к другому пленочному атому на поверхности, создается пара с низкой подвижностью, и это увеличивает вероятность того, что еще один атом будет придерживаться их. При критическом числе атомов или критических размерах ядер образуется ядро. Эти ядра будут расти до кристаллических островов, которые будут слипаться при встрече друг с другом и, наконец, сформировать непрерывную пленку. В зависимости от параметров процесса рост пленки будет продолжаться по-разному, давая разные микроструктуры. Пленка может расти поэтапно или в 3D-островах или в комбинации этих двух режимов роста.
В PVD рост пленки часто является столбчатым, т. Е. Кристаллиты растут в колоннах с более или менее развитыми границами зерен между ними. Границы зерен могут содержать пустоты и ухудшают большинство свойств пленки, но настоящая плотная столбчатая пленка может иметь, например, превосходные трибологические свойства. Очень плотная микроструктура в пленке часто очень желательна. Поскольку плотной микроструктуре способствует ионная бомбардировка растущей пленки, такие пленки часто могут осаждаться PVD-методами в плазме с высокой плотностью.
Разработаны несколько моделей роста пленки для влияния условия осаждения на микроструктуру пленки. Обычно используются модели зон эмпирической структуры, в которых различные режимы (зоны) роста определены на диаграмме для различных температурных отношений температуры плавления (T / T m). Обширный обзор таких моделей был опубликован Джоном А. Торнтоном в 1977 году и здесь следует краткое изложение этого. Мовчан и Демчишин сделали следующую классификацию: Зона 1 появляется, когда T / T m <0,3 и="" характеризуется="" высокой="" шероховатостью="" поверхности="" и="" границами="" аннулированных=""> Зона 2 появляется при 0,3
