磁控濺射的遲滯效應(yīng)

典型的遲滯效應(yīng)曲線所示。從中可看出，在開始階段隨著反應(yīng)氣體流量的增加，反應(yīng)氣體分壓變化緩慢，這是因?yàn)樵谶@階段幾乎所有的反應(yīng)氣體都和濺射出的金屬原子發(fā)生了化合反應(yīng)，且所沉積的薄膜金屬含量較高，這一階段稱為“金屬模式”。當(dāng)反應(yīng)氣體流量達(dá)到某一值時(shí)，反應(yīng)氣體的分壓突然升高，這是因?yàn)楫?dāng)反應(yīng)氣體流量達(dá)到或稍高于這個(gè)值時(shí)，所供入的反應(yīng)氣體量大于濺射出金屬原子所消耗的量，多余的反應(yīng)氣體同靶表面反應(yīng)形成一層化合物，化合物的濺射速率遠(yuǎn)小于金屬(其主要原因是:1化合物靶的濺射產(chǎn)額小于金屬靶的射產(chǎn)額；

化合物有較高的二次電子輻射系數(shù)，大部分入射離子的能量用于激發(fā)二次電子的輻射及能量傳遞給二次電子)，因此靶面上濺射出的金屬原子數(shù)劇減，即所消耗的反應(yīng)氣體量劇減，最終整個(gè)靶面被化合物層覆蓋，導(dǎo)致反應(yīng)氣體的分壓突然升高，這個(gè)過程稱為“過渡模式”。此后隨著反應(yīng)氣體流量的增加，反應(yīng)氣體的分壓緩慢增加，這一階段稱為“化合物模式”。并且由圖1可知，當(dāng)反應(yīng)氣體流量減小時(shí)，對應(yīng)的分壓開始是緩慢的變化，且隨著流量的繼續(xù)減小，分壓的變化沒有延流量增加時(shí)的路線，而是當(dāng)流量到了一個(gè)更小值時(shí)分壓發(fā)生了突變。

這是由于當(dāng)流量達(dá)到一個(gè)更小值時(shí)，覆蓋在靶面上的化合物層被濺射掉，濺射出較多的金屬原子，瞬間消耗掉大量的反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體分壓和濺射速率突然發(fā)生了劇變。爾后隨著反應(yīng)氣體流量的繼續(xù)減小，又回到了“金屬模式”。所以由于遲滯效應(yīng)使得濺射過程要不處于“金屬模式”，所沉積薄膜的金屬含量較高，要不處于“化合物模式”，沉積速率很慢。沒有精密的監(jiān)控系統(tǒng)是沒辦法使濺射過程處在“過渡模式”上的。

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