Bài giảng Phún xạ

Trong quá trình chuyến động tới anode, trên đường đi, chúng tiếp tục gây ra các phân ly nguyên tử Ar mới.. Các ion được tăng tốc cũng bởi điện trường và chuyển động tới cực âm, va chạm v

Trang 1

Phún x ạ

Trang 2

Phún x ạ (ti ế p)

Sơ đ ồ hệ thống thiết bị phún xạ

Nư ớc làm l ạnh

Đ ế bán dẫn

Nguyên t ử phún x ạ ngư ợc Súng ion Plasma Ar

Trang 3

Sơ đ ồ b ố trí các b ộ ph ậ n thi ế t b ị phún x ạ

Khí vào

Ngu ồn

bán d ẫn

Đ ế

Trang 4

Cơ ch ế th ự c hi ệ n quá trình phún x ạ

Trang 5

Cơ ch ế th ự c hi ệ n quá trình phún x ạ (ti ế p)

1 Nguyên tử khí Ar bị phân ly do ion hóa

Ar → Ar+ + e

-2 Điện tử được tăng tốc nhờ điện trường

Trong quá trình chuyến động tới anode,

trên đường đi, chúng tiếp tục gây ra các

phân ly nguyên tử Ar mới

3 Các ion được tăng tốc cũng bởi điện

trường và chuyển động tới cực âm, va

chạm với vật liệu bia, làm bắn ra các hạt

vật liệu bia và các điện tử thứ cấp Các

hạt vật liệu bia bị phún xạ ra khi được

đưa tới bề mặt các phiến đế sẽ lắng

đọng và tạo ra màng mỏng trên đó, còn

các điện tử thứ cấp khi đi tới anode góp

phần tăng cường quá trình ion hóa các

C ột plasma

Trang 6

M ộ t vài đ ặ c đi ể m c ủ a các h ạ t nh ỏ v ậ t li ệ u bia phún x ạ

Trước hết, các hạt nhỏ vật liệu bia bị phún xạ ra ngoài bia trung hòa về điện tích, nên chuyển động của chúng không phụ thuộc chiều điện trường mà được quyết định bởi các va chạm với các ion Ar+

Năng lượng liên kết của các nguyên tử hạt vật liệu bia phụ thuộc vào nhiều

yếu tố như các thông số của các ion Ar tham gia va chạm, định hướng tinh thể, v.v… Ví dụ, giá trị đối với vật liệu Ge khi dùng các ion Ar+ có động năng 1.2 KeV là vào khoảng ~ 15 eV

Do có động năng lớn nên các hạt nhỏ vật liệu bia có thể gây ra các hiệu ứng

phụ như nhiễm bẩn thứ cấp, v.v…

Trang 10

Các thông s ố công nghệ thường dùng:

• Chân không: 10-7 torr

• Áp suất hơi Ar: 20 – 100 mtorr

• Điện áp: 2 – 5 kV

Trang 11

H ệ th ố ng phóng đi ệ n c ả i ti ế n cho phún x ạ

Các thông s ố công nghệ

thư ờng dùng:

Chân không: 10-7 torr

Áp su ất hơi Ar: 1 – 5 mtorr

Đi ện áp: 500 – 1000 V

(m ột chiều hay xoay chiều

t ần số radio)

Trang 12

Phún x ạ (ti ế p) Phún x ạ hóa h ọ c

màng m ỏ ng phún x ạ t ồ n t ạ i dư ớ i d ạ ng các ion/t ổ h ợ p mang đi ệ n và

đư ợ c v ậ n chuy ể n b ở i đi ệ n trư ờ ng T ạ i không gian g ầ n/t ạ i b ề m ặ t đ ế ,

khác s ẵ n có hay c ũ ng đư ợ c v ậ n chuy ể n t ớ i đ ể t ạ o thành v ậ t li ệ u cu ố i cùng và l ắ ng đ ọ ng trên b ề m ặ t đ ế

C ầ n đ ể ý t ớ i hi ệ n tư ợ ng ăn mòn (r ỉ ) do môi trư ờ ng khí

Trang 13

Phún x ạ m ộ t chi ề u (DC) và xoay chi ề u t ầ n s ố radio (RF)

Trang 14

Phún x ạ dùng súng magnetron

Trang 15

Súng magnetron thương m ạ i

Trang 16

Magnetron công nghi ệ p d ạ ng tròn (trái) và ph ẳ ng (ph ả i)

Trang 17

Chuy ể n đ ộ ng c ủ a các đi ệ n t ử trong súng magnetron

Trang 18

Đư ờ ng s ứ c t ừ trư ờ ng

Trang 19

Cơ ch ế c ủ a s ự r ỉ (ăn mòn) bia

Trang 20

C ả i thi ệ n vi ệ c s ử

d ụ ng bia

Trang 21

C ả i thi ệ n vi ệ c s ử d ụ ng bia nh ờ thay đ ổ i hình d ạ ng các nam

châm (ti ế p)

Trang 22

Magnetron không cân b ằ ng

Trang 23

Balance (Cân bằng): Dùng để giảm thiểu lượng năng lượng bổ sung cho màng mỏng mọc trên đế và tạo ra điều kiện bắn phá ion thấp

Field Strength (Cường độ từ trường): Thay đổi cường độ từ trường để điều chỉnh cường độ và hiệu điện thế phóng điện Có thể sử dụng để bù trừ với thay đổi điện áp gây ra bởi hiện tượng ăn mòn bia trong quá trình phún xạ

Magnetic Field Shape (Phân bố từ trường): Thay đổi phân bố từ trường trong không gian gây ra sự biến đổi tương tác giữa plasma với anode nhằm điều chỉnh áp suất làm

việc cực tiểu

Trang 24

Cơ ch ế l ấ p đ ầ y các rãnh, bư Phún x ớ ạ c trong màng m (ti ế p) ỏ ng phún x ạ

Năng lượng của các nguyên tử tới bề mặt

màng ~ 1 – 15 eV

Các nguyên tử vật liệu màng bị bứt ra do

quá trình bắn phá bởi các ion Ar+ sẽ lại tái

lắng đọng sau khi truyền bớt động năng cho

các nguyên tử khác trong màng và t m được

vị trí có lợi về mặt năng lượng

Quãng đường tự do trung bình của các

nguyên tử tới được tính theo công thức thực

nghiệm:

L (cm) = 5x10-3/P (torr)

Trang 25

Vi c ấ u trúc c Phún x ủ a các màng m ạ (ti ế p) ỏ ng phún x ạ

Trang 26

Thi ế t b ị phún x ạ trong công nghi ệ p

Trang 27

Phún x ạ (ti ế p) Các ưu đi ể m c ủ a phương pháp phún x ạ

Di ệ n tích c ủ a màng m ỏ ng l ớ n, v ớ i đ ộ đ ồ ng đ ề u cao

nên có th ể thay đ ổ i ứ ng su ấ t trong màng m ỏ ng

Có th ể t ạ o màng phún x ạ v ớ i các v ậ t li ệ u h ợ p ch ấ t thích h ợ p

Trang 28

Cám ơn đã theo dõi !!!

M ọi góp ý, bổ sung xin gửi đến:

Dr Le Tuan

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	3,51 MB