靶片间距对金属化成膜速率和薄膜性能的影响

靶片间距对成膜速率的影响

       除了溅射功率, 靶片间距也是影响成膜速率的重要因素之一。这主要是因为随着靶片间距的增加, 被溅射材料射向基片时与气体分子碰撞的次数增多, 同时等离子密度也减弱, 动能减少, 因此沉积速率减少。

图5：不同靶片间距下的成膜速

      实验保持其他条件不变, 测试了不同靶片间距下Cr 靶、Ni- Cu 靶和Ag 靶的成膜速率如图5。可见, 随着靶片间距的增加, 成膜速率迅速降低,在超过8 cm 以后成膜速率降低明显变缓。

 靶片间距对薄膜性能的影响

        溅射镀膜时, 基片位于阳极, 靶材位于阴极,则在两极间形成辉光放电。基- 靶距将直接影响到辉光放电。若两极距离较大, 放电比较集中在阴极和阳极的中心, 使阴极溅射较强烈; 若距离太大, 在气体中产生的离子会由于非弹性碰撞被慢化, 以至于当其撞击到阴极时已不能产生二次电子; 而距离较小, 则放电较分散, 阴极边缘溅射较强烈; 若距离太小, 二次电子在撞击阴极后不能进行足够能量的电力碰撞。因此, 靶材与基片之间必须保持一定的距离, 过大或过小镀膜的均匀性和致密性都较差。

       实验保持其他条件不变, 在不同靶片间距下制备了Cr (150 nm)/Ni- Cu (460 nm)/Ag(200 nm) 结构的金属化薄膜, 可以看出, 初期随着靶片间距的降低, 成膜速率降低, 产生的薄膜内应力也随着降低, 于是薄膜抗拉强度和焊接性能都明显提高; 当靶片间距超过8cm 后, 薄膜沉积过慢, 结构疏松, 致密性下降, 造成结合力和焊接合格率迅速下降。因此, 认为8 cm 的靶片间距是比较合适的。