Effetto della corrente di origine dell'arco sul tasso di deposito dei film di stagno

Il tasso di deposito ha una grande influenza sulla performance del film TiN. Il film preparato ad una velocità di deposizione elevata è più denso con una buona durezza e forza di adesione, mentre il film sottile preparato ad una velocità di deposito più bassa è più flessibile. La velocità di deposizione e la corrente di arco hanno una grande relazione, le ricerche hanno dimostrato che la velocità di deposizione del film TiN è proporzionale alla densità di corrente del catodo e la sua formula di calcolo è:

R = Jm / eρ

Nella formula, tasso di deposizione R di film sottile; Densità di corrente del catodo J; peso molecolare m di TiN; carica di elettroni elettronici; densità teorica ρ di TiN

La Figura 4 è un diagramma di variazione dello spessore del film con il cambiamento della corrente della sorgente dell'arco misurata mediante microscopia elettronica a scansione in questo studio. Si può vedere che all'aumentare della corrente della sorgente dell'arco aumenta la velocità di deposizione e lo spessore dello strato di pellicola TiN, che è in completo accordo con la formula. Quando la corrente di arco è 40 A, la velocità di deposizione è molto bassa e la velocità di deposito del film TiN è di 625 nm / h. Quando la corrente della sorgente dell'arco viene aumentata a 100 A, la velocità di deposito del film TiN raggiunge 1857nm / h nelle stesse condizioni.

Fig. 4 Lo spessore del film TiN cambia con la corrente della sorgente dell'arco

Fig. 5 Variazioni della temperatura della camera a vuoto con la corrente della sorgente dell'arco

Inoltre, se la corrente della sorgente dell'arco aumenta, aumenteranno sia la temperatura della superficie target che la temperatura della camera del vuoto (Figura 5). Da un lato, ci sono più Ti che evaporano dall'obiettivo, quindi più particelle di Ti ionizzeranno e interagiranno con la N ionizzata per formare il film TiN. D'altra parte, nella superficie del substrato (campione), a causa dell'aumento della temperatura, il processo di diffusione delle particelle è più semplice, quindi la velocità di deposizione del film viene accelerata. Allo stesso tempo, a causa dell'aumento della temperatura della camera del vuoto, dal punto di vista della reazione chimica, Ti e N sono più propensi a combinarsi in TiN, e quindi una grande quantità di ioni N vengono fatti reagire, con conseguente aumento nel grado del vuoto della camera del vuoto, in un plasma spargolo, l'ostacolo delle particelle alla superficie del substrato è indebolito, e più particelle raggiungono la superficie del substrato (campione) e si depositano in un film, quindi il tasso di deposizione è aumentato.