溅射镀膜机理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)真空技术网整理 作者:张以忱

  目前认为溅射现象是弹性碰撞的直接结果,溅射完全是动能的交换过程。当正离子轰击阴极靶,入射离子最初撞击靶表面上的原子时,产生弹性碰撞,它直接将其动能传递给靶表面上的某个原子或分子,该表面原子获得动能再向靶内部原子传递,经过一系列的级联碰撞过程,当其中某一个原子或分子获得指向靶表面外的动量,并且具有了克服表面势垒(结合能)的能量,它就可以脱离附近其它原子或分子的束缚,逸出靶面而成为溅射原子。

固体溅射过程级联碰撞示意图

图 固体溅射过程级联碰撞示意图

  由此可见,溅射过程即为入射离子通过一系列碰撞进行能量交换的过程,入射离子转移到逸出的溅射原子上的能量大约只有原来能量的1%,大部分能量则通过级联碰撞而消耗在靶的表面层中,并转化为晶格的振动。溅射原子大多数来自靶表面零点几纳米的浅表层,可以认为靶材溅射时原子是从表面开始剥离的。如果轰击离子的能量不足,则只能使靶材表面的原子发生振动而不产生溅射。如果轰击离子能量很高时,溅射的原子数与轰击离子数之比值将减小,这是因为轰击离子能量过高而发生离子注入现象的缘故。

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