非平衡度和闭合状态对磁控溅射离子镀过程的影响

利用非平衡磁控溅射离子镀技术于不同磁控管非平衡度和磁场闭合状态下在单晶硅基体上制备出Cr镀层,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析了不同生长阶段Cr镀层的微观形貌、表面粗糙度和晶体择优生长趋势的变化。结果表明:磁控管非平衡和磁场闭合状态的改变显著影响着Cr镀层生长过程中的结晶取向、表面粗糙度和致密度。不同非平衡度下,Cr镀层组织为疏松的柱状晶体组织,镀层表面粗糙度随磁控管非衡度的增大而增大。随着磁场闭合程度的增加,Cr镀层组织由疏松的柱状晶体组织,向较致密的柱状晶体再向致密的无明显柱状晶体的组织转化,镀层晶体有沿低能量(110)晶面生长向高能量(200)晶面过渡择优生长的趋势。

闭合状态对磁控溅射Cr镀层生长过程的影响

利用非平衡磁控溅射离子镀技术于不同磁场闭合状态下在单晶硅基体上制备出Cr膜,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察并分析了不同闭合状态下镀层的微观形貌和晶体择优生长趋势。结果表明:闭合状态显著影响着Cr膜生长过程中的柱状晶取向和致密度。不闭合状态下,Cr膜截面组织为典型疏松的柱状晶体组织,镀层沿(110)面择优生长;半闭合状态下,Cr膜截面组织为较致密的柱状晶体组织,在不同生长时期,镀层沿(110)或(200)面择优生长;完全闭合状态下,Cr膜截面组织在初始1μm范围内,为致密纤维状晶体组织,随后呈现致密的无明显柱状晶体形貌,镀层沿(200)面择优生长。

磁场闭合状态对磁控溅射Cr镀层沉积效果的影响差异分析

采用磁场完全闭合状态和不闭合状态两种磁场组态分别沉积Cr镀层,并利用Langmuir探针诊断其放电等离子体,测量了离子密度、电子密度和电子温度(EED)在两种磁场组态中的分布规律。结果表明:磁场不闭合状态时的等离子体密度较低,而完全闭合状态显著增加了真空腔中部的带电粒子数目。两种不同磁场组态中Cr镀层的沉积速率在靶电流相同的情况下相近。其中不闭合状态的Cr镀层截面为粗大而疏松的柱状结构,表面较粗糙;而完全闭合状态的镀层的柱状生长受到阻碍,表面光滑、平整,致密性好。