Efecto de la corriente de arco en la velocidad de deposición de las películas de estaño

- Jun 21, 2018-


La velocidad de deposición tiene una gran influencia en el rendimiento de la película de TiN. La película preparada a una alta velocidad de deposición es más densa con buena dureza y fuerza de unión, mientras que la película delgada preparada a una tasa de deposición más baja es más suelta. La velocidad de deposición y la fuente de arco tienen una gran relación, las investigaciones han demostrado que la velocidad de deposición de la película de TiN es proporcional a la densidad de corriente del cátodo, y su fórmula de cálculo es:

 

R = Jm / eρ

 

En la fórmula, tasa de deposición R de película delgada; Densidad de corriente del cátodo J; m-peso molecular de TiN; carga de e-electrón; ρ-densidad teórica de TiN

 

La Figura 4 es un diagrama de variación del espesor de la película con el cambio de la corriente de la fuente de arco medida por microscopía electrónica de barrido en este estudio. Se puede ver que a medida que aumenta la corriente de la fuente de arco, aumenta la velocidad de deposición y el espesor de la capa de la película de TiN, lo que está en completo acuerdo con la fórmula. Cuando la corriente de la fuente de arco es de 40 A, la velocidad de deposición es muy baja, y la tasa de deposición de la película de TiN es de 625 nm / h. Cuando la corriente de la fuente de arco aumenta a 100 A, la tasa de deposición de la película de TiN alcanza 1857 nm / h en las mismas condiciones.

 

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Fig. 4 El espesor de la película de TiN cambia con la corriente de fuente de arco

 

Fig. 5 La temperatura de la cámara de vacío cambia con la corriente de fuente de arco

 


Además, si la corriente de la fuente de arco aumenta, tanto la temperatura de la superficie del objetivo como la temperatura de la cámara de vacío aumentarán (Figura 5). Por un lado, hay más Ti que se evapora del objetivo, por lo que más partículas de Ti se ionizarán e interactuarán con el N ionizado para formar la película de TiN. Por otro lado, en la superficie del sustrato (muestra), debido al aumento de la temperatura, el proceso de difusión de la partícula es más fácil, por lo que la velocidad de deposición de la película se acelera. Al mismo tiempo, debido al aumento en la temperatura de la cámara de vacío, desde la perspectiva de la reacción química, Ti y N tienen más probabilidades de combinarse en TiN, y por lo tanto una gran cantidad de iones N reaccionan, lo que resulta en un aumento en el grado de vacío de la cámara de vacío, en un plasma disperso, el obstáculo de las partículas a la superficie del sustrato se debilita y más partículas alcanzan la superficie del sustrato (muestra) y se depositan en una película, con lo que la tasa de deposición está incrementado.