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靶材晶粒尺寸和结晶方向会影响镀膜靶材的质量吗?

[ 发布日期:2018-02-23 点击:926 来源:洛阳高新四丰电子材料有限公司 【打印此文】 【关闭窗口】]

同一成分的靶材,晶粒尺寸较小的靶材比晶粒尺寸大的沉积速率快,这主要是由于晶界在溅射过程中更容易受到攻击,晶界越多,成膜就越快。晶粒尺寸的大小除影响溅射速率外,也会影响成膜质量。例如在EowE产品生产过程中,NCr作为红外反射层Ag的保护层,其质量对镀膜产品有非常大的影响。由于NiCr膜层的消光系数比较大,所以一般镀的很薄(3nm左右)。如果晶粒尺寸过大,溅射时间短,会造成膜层致密性差,降低其对Ag层的保护作用,导致镀膜产品氧化脱膜。

 <a href='http://www.lysifon.com/' target='_blank'>钼靶材</a>

晶粒尺寸对于均匀性的影响则较小,研究表明,同一制备工艺制备的四个同材料金属靶,通过不同的热处理时间使晶粒尺寸从0.53.3mm变化,发现膜层的均匀性并没有差异。因此晶粒尺寸的大小对成膜的均匀性影响很小或者没有影响。但是晶粒尺寸的均匀性则会直接影响到成膜的均匀性,鉴于靶材是在不断地消耗,除考虑靶材同一层面的均匀性外,也应考虑靶材厚度方向上的均匀性,要求不同截面的晶粒尺寸尽量一致,进而保证不同时期溅射成膜的均匀性。图4为不同厂家NiCr靶的微观组织对比,由晶相照片可以看出靶a的晶粒尺寸大小和均匀性都比靶b的好,a对应溅镀成膜的质量更高。据日本 Energy公司研究发现,若将钛靶的晶粒尺寸控制在100lm以下;且晶粒大小的变化保持在20%以内,其溅射所得薄膜的质量可得到大幅度改善。

 

4NiCr靶的微观组织对比

 

对于多晶体,晶体的晶粒在不同程度上会沿着某些特殊的取向排列。在靶材溅射过程中,靶表原子容易沿着原子最紧密排列方向择优溅射出来,材料的结晶方向对溅射速率和成膜厚度均匀性有很大影响,常可以通过改变靶材结晶结构的方法来提高的射速率和成膜质量。例如通过控制硅靶的加工工艺,使其晶粒存在一定的择优取向,可以将膜层的膜厚偏差从10%降低至5%。不同材料具有不同的结晶结构,应采用不同的成型、热处理方法和条件进行加工,使材具有的晶粒取向,提高磁控溅射成膜速率和膜层质量。


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