技術(shù)中心 Technology
| 磁控濺射鐵磁性靶材存在的問(wèn)題 |
| 發(fā)布時(shí)間：2018-05-28 瀏覽：4271 次 |
電子信息技術(shù)的快速發(fā)展對磁性薄膜、磁性元器件產(chǎn)生了巨大需求，磁性薄膜和磁性元器件的制備離不開(kāi)原料Fe、Co、Ni等鐵磁性金屬及合金。 由于磁控濺射技術(shù)制備的薄膜純度高，結構控制精確，因此磁控濺射是沉積高質(zhì)量磁性薄膜來(lái)制造磁性元器件廣泛采用的方法。但是磁控濺射沉積磁性薄膜存在著(zhù)鐵磁性靶材難以正常濺射等問(wèn)題，這一困難阻礙了高性能磁性薄膜和器件的生產(chǎn)與應用。 磁控濺射鐵磁性靶材存在的問(wèn)題 對于Fe、Co、Ni、Fe2O3、坡莫合金等鐵磁性材料，要實(shí)現低溫、高速濺射沉積，采用普通的磁控濺射方式會(huì )受到很大的限制。這是由于采用上述幾種材料制成的靶磁阻很低，大部分磁場(chǎng)如圖1所示的那樣幾乎完全從鐵磁性靶材內部通過(guò)，使靶材表面上部的剩余磁場(chǎng)過(guò)小，無(wú)法形成有效地電子束縛區域，不可能形成平行于靶表面的使二次電子作圓擺線(xiàn)運動(dòng)的強磁場(chǎng)，使得磁控濺射不能進(jìn)行。此時(shí)，磁控濺射就成為效率很低的二極濺射，使薄膜的沉積速度大大下降，基片急劇升溫。
圖1 磁力線(xiàn)通過(guò)鐵磁性靶材示意圖 (C為磁力線(xiàn)通道的中線(xiàn)軸) 相比普通靶材，除了磁屏蔽效應外，在濺射鐵磁性材料時(shí)，等離子體磁聚現象變得更加嚴重。 如圖2所示，圖2 (a) 中的點(diǎn)1和點(diǎn)3是磁力線(xiàn)通道中線(xiàn)軸C兩邊的點(diǎn)。 在濺射時(shí)，由于電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同存在，處于點(diǎn)1和點(diǎn)3位置的電子受到庫侖力和洛侖茲力的作用而向磁力線(xiàn)通道的中線(xiàn)軸C處運動(dòng)，處于點(diǎn)2位置的電子不受橫向力的作用。 因此，濺射時(shí)中線(xiàn)軸處的等離子體最多，在靶材相應位置的濺射最為激烈，濺射率也最大。 這種情況在所有的靶材濺射中均存在。但是在濺射鐵磁性靶材時(shí)，等離子體磁聚現象更加嚴重。 從圖2(d) 可見(jiàn)，由于等離子體磁聚現象，首先在磁力線(xiàn)通道中線(xiàn)處出現濺射溝道，原從鐵磁靶材內部通過(guò)的磁力線(xiàn)就將從溝道處外泄出來(lái)，濺射的溝道越深，外泄的磁力線(xiàn)越多，磁力線(xiàn)中軸處的磁場(chǎng)強度越大，從而使更多的電子在磁力線(xiàn)中軸處磁聚，更多的等離子體在磁力線(xiàn)中軸處產(chǎn)生，于是溝道處的濺射率就越大，最終導致溝道處的靶材更快被濺穿。 由于鐵磁性靶材內部通過(guò)的磁力線(xiàn)遠遠多于普通靶材，所以其磁力線(xiàn)外瀉的更多，磁力線(xiàn)中軸處的磁場(chǎng)強度更大，溝道處的濺射刻蝕速率更快。
圖2 鐵磁性靶材濺射時(shí)的等離子體磁聚現象F-靶材表面眾多磁力線(xiàn)的一條 (a) 靶面上部的磁力線(xiàn)通道;(b) 開(kāi)始濺射時(shí)的靶材磁場(chǎng);(c) 濺射一段時(shí)間之后的靶材磁場(chǎng);(d) 即將刻蝕透的靶材磁場(chǎng) 本文由真空鍍膜機廠(chǎng)家收集整理，僅供參考! |
  |
