這篇文章介紹一部分磁控濺射鍍膜時(shí)工藝參數(shù)對(duì)最終成膜質(zhì)量的影響,。首先列舉一下工藝參數(shù)的范圍：濺射壓強(qiáng),、濺射功率,、靶基距,、襯底類型,、襯底溫度,、背景真空度,、殘余氣體的處理以及退火處理等。

由于我們選擇靶材,，襯底以及工作氣體的不同工藝參數(shù)的影響也會(huì)產(chǎn)生變化,，因此本文主要對(duì)部分工藝參數(shù)的影響原因以及理論結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)介，讀者朋友們還是更多了解分析方法從實(shí)驗(yàn)中獲得自己理想的數(shù)據(jù)哦~

本文先介紹濺射氣壓,、靶基距以及濺射功率三個(gè)工藝參數(shù)

1：濺射氣壓的影響

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，濺射氣壓主要影響在于濺射離子的能量,，離子能量影響離子到達(dá)襯底時(shí)遷移以及擴(kuò)散等能力，會(huì)對(duì)電阻率,，表面平滑度等產(chǎn)生影響,。

濺射氣壓與與濺射粒子的平均自由程以及氣體電離有關(guān)。氣壓過(guò)高,，氣體電離提高,，但是平均自由程降低導(dǎo)致濺射原子到達(dá)襯底以前碰撞次數(shù)太多，從而損失很多能量,，到達(dá)襯底后遷移能力受限,，結(jié)晶質(zhì)量變差；氣壓過(guò)低,，平均自由程降低,，但是氣體電離會(huì)困難，難以發(fā)生濺射起輝效果,。

因此,，磁控濺射鍍膜時(shí)改變?yōu)R射氣壓成膜質(zhì)量會(huì)存在一個(gè)拐點(diǎn)，保證電離的同時(shí)需要也要降低氣體平均自由程,，提高濺射粒子到達(dá)襯底表面時(shí)的能量,，以便遷移擴(kuò)散。

2：靶基距與濺射功率

靶基距太大,，濺射原子到達(dá)襯底碰撞次數(shù)過(guò)多,，能量損失大，不利于薄膜的成核和長(zhǎng)大且降低沉積速率,。但是,，靶基距太近會(huì)導(dǎo)致薄膜受到帶電粒子轟擊，且沉積速率太快會(huì)導(dǎo)致薄膜內(nèi)部各種缺陷密度增加,。

濺射功率實(shí)質(zhì)與靶基距一樣,，最終影響濺射速率。當(dāng)濺射功率過(guò)低時(shí),，沉積速率低,，濺射原子到達(dá)襯底能量也低；濺射功率過(guò)高時(shí),，雖然可以提高濺射粒子能量,，但是沉積速度過(guò)快，影響成膜質(zhì)量,，除此之外，過(guò)高的濺射功率會(huì)損傷靶材,。

1：沉積速率

2：襯底類型

3：襯底溫度

正文開(kāi)始~

1：沉積速率

（1）影響的是什么,？

沉積速率主要影響的是濺射原子在襯底表面的遷移時(shí)間,，從而間接影響成核數(shù)量、膜內(nèi)應(yīng)力,、表面粗糙度,、內(nèi)部缺陷以及表面粗糙度等因素

（2）綜合分析

通常情況下，沉積速率低會(huì)導(dǎo)致原子在襯底上遷移時(shí)間長(zhǎng),，容易在到達(dá)吸附點(diǎn)位置之前就被其余的小島所俘獲,，從而形成較大的晶粒，這會(huì)使得薄膜表面粗糙,、不致密,。除此之外，吸附原子到達(dá)襯底后,，后續(xù)原子長(zhǎng)時(shí)間不到達(dá),，暴露的原子容易吸附殘余氣體分子或其他雜質(zhì)。

如果沉積速率過(guò)高,，雖然會(huì)使薄膜晶粒細(xì)化且致密,，但是成核過(guò)多，核的能量過(guò)多,，都會(huì)導(dǎo)致薄膜內(nèi)部應(yīng)力過(guò)大,，缺陷也會(huì)增多。

因此,，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要通過(guò)濺射功率,，靶基距等因素控制沉積速率，尋找拐點(diǎn),，達(dá)到薄膜最佳參數(shù)

2：襯底類型

（1）影響的是什么,？

襯底是鍍膜的載體，襯底和薄膜之間存在結(jié)合力,，結(jié)合力的大小會(huì)影響兩者間附著能力

另外由于溫度不是一個(gè)常量,，襯底的熱膨脹系數(shù)通常要與薄膜相近，否則也容易造成脫落,。

（2）綜合分析

表面能高的襯底與薄膜附著力強(qiáng),，薄膜與襯底之間界面能越高附著力越差（襯底平整度，晶面指數(shù)以及熱膨脹系數(shù)也相關(guān)）

襯底選擇時(shí)考慮兩個(gè)因素：膜基結(jié)合力和化學(xué)穩(wěn)定性,。

膜基結(jié)合力包括如下兩點(diǎn)：

（1）襯底與薄膜的晶格匹配度（匹配度過(guò)大,，導(dǎo)致薄膜無(wú)法很好的外延生長(zhǎng)，引起缺陷過(guò)多,，易脫落）

晶格匹配度計(jì)算公式

其中,，ae是膜層材料晶格系數(shù)，ac是襯底材料晶格系數(shù)

3：襯底溫度

（1）影響的是什么？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，襯底溫度影響濺射原子在襯底的擴(kuò)散能力

（2）綜合分析

濺射原子再薄膜表面的擴(kuò)散能力影響薄膜的結(jié)晶情況,，沉積溫度直接決定表面原子的擴(kuò)散能力。

通常來(lái)說(shuō),，襯底溫度低,，薄膜容易形成無(wú)定形結(jié)構(gòu)，沉積原子很快失去動(dòng)能,，快速在表面凝結(jié),，這樣形成的表面比較光滑致密，但是缺陷會(huì)較多,；當(dāng)溫度升高,，原子的生長(zhǎng)動(dòng)能加大，跨越表面勢(shì)壘的概率也隨之增大,，特別是金屬原子更易結(jié)晶,，這樣子薄膜卻鮮少，內(nèi)部應(yīng)力也小,，但是晶粒體積增大會(huì)導(dǎo)致薄膜表面粗糙度增加,。

除此之外，對(duì)于不同材料,，襯底溫度高低會(huì)影響薄膜表面附著力,，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。