20120720_溅射腔室的分解和相关参数的说明_杨锦荣.ppt

溅射腔室分解与相关工艺参数说明 报告人杨锦荣 时间2012 7 20 CZtM 目录 磁控溅射真空系统磁控溅射磁场系统磁控溅射的布气系统磁控溅射相关工艺参数与说明 磁控溅射真空系统 进片室 缓冲室 镀Tco 隔离室 旋转Al 平面Al 隔离室 等待室 缓冲室 进片室 等待室 一共用到的泵有旋片泵 罗兹泵 分子泵 干泵 各腔室均由这几种泵串联或者并联连接在一起使用 磁控溅射磁场系统 磁控溅射磁场系统 磁控溅射布气系统 磁控溅射相关工艺参数与说明 我们目前我们需要注意的膜的性能主要是导电性 透过率 致密性 粘附性 均匀性 耐候性与耐久性 激光刻蚀能力 衬底温度对成膜的影响 衬底温度低镀制的膜表面原子的迁移率低 易形成低密度 表面粗糙多孔的非晶结构薄膜 薄膜晶粒小 晶界散射多 电阻率下降 衬底温度高促进表面原子快速迁移 使结合不牢固的原子再蒸发 晶粒过大 缺陷增多 电阻率升高 磁控溅射相关工艺参数与说明 对于AZO大多数情况下在较低的沉积温度时 如室温或通常 150 溅射粒子不能获得足够的能量在基片表面进行迁移扩散 也不利于同氧气充分反应完全 导致薄膜结晶度较差 电学性能较差 在 cm量级 光学性能也欠佳 当基片温度通常低于150 时 薄膜组织结构性能随温度上升显著改善 在150 250 之间薄膜结构性能对基片温度不太敏感 继续升温后光电性能有所下降 磁控溅射相关工艺参数与说明 溅射功率对成膜的影响 溅射功率低溅射粒子沉积在衬底上的能量低 沉积的薄膜与衬底的附着力比较差 膜层的致密度低 溅射气体的电离度低 薄膜的溅射速率比较慢 溅射时间比较长 溅射功率高溅射出来的高能粒子易损害薄膜的生长 使晶体的结构发生畸变 影响薄膜导电性 溅射功率与沉积速率成线性正比 并由入射Ar离子能量决定 通常沉积速率的提高是通过增加功率来实现的 沉积速率原子越有充分时间来扩散 当速率太快时 沉积原子来不及充分的扩散就被后续原子所覆盖 此外恒定的功率意味着恒定的沉积速率 续而意味着消耗恒定的氧气分压 因此当反应溅射薄膜时选择恒定功率电源是重要的 磁控溅射相关工艺参数与说明 溅射本底真空对成膜的影响 本底真空的是描述在镀膜之前腔室的环境与氛围 当真空度越高时杂质含量越多对镀膜的影响就越严重 当本底真空越低时腔室内残余杂质比较少 越容易镀出一个优质的薄膜来 溅射工作气体压强对成膜的影响 工作气压高具有较小的平均自由程 溅射粒子经过多次碰撞 粒子能量较低 表面迁移率能力下降 易形成疏松多孔的结构 从而使导电性变差 工作气压低溅射粒子平均自由程较大 此时溅射粒子具有较高的能量和表面迁移率 因此氧化过程比较充分 容易获得薄膜电阻率小 对应大的光学带隙 磁控溅射相关工艺参数与说明 镀AZO薄膜时 随着氩气压的增加 0 08 2 7Pa 沉积速率和晶粒尺寸下降 表面粗糙度增加 同时载流子浓度和迁移率的下降也导致薄膜电阻率的增大 并且在0 13Pa氩气下获得了最佳的光电性能 溅射靶基距对成膜的影响 靶基距大碰撞次数较多 其沉积到基片时的能量已经很小 这使溅射粒子在基片表面的迁移扩散降低 对质量较轻的原子来讲容易经过多次碰撞而偏离原来的飞行方向向真空室四周飞散开去 其掺杂效应就不太明显 也不可能形成低电阻率的薄膜 靶基距近由于溅射出的金属粒子在到达基片时能量较大 容易形成反溅射金属粒子 真正沉积到基片成膜的数量大大减少 另外由于靶基距小时等离子体被压缩在狭小的空间 其能量密度就会变得很大 等离子体温度大幅度上升 对薄膜表面产生辐射损伤 会影响成膜过程的晶粒生长方向