Il principio di funzionamento di Sputtering a impulsi magnetici asimmetrici

Lo sputtering a impulsi magnetronici generalmente adotta una tensione d'onda rettangolare. Ciò non è solo perché i dispositivi elettronici esistenti possono essere facilmente utilizzati per ottenere la forma d'onda della tensione d'onda rettangolare usando una modalità di commutazione, ma anche la forma d'onda di tensione d'onda rettangolare è favorevole per studiare la variazione del plasma di scarica sputtering. La figura 1 mostra una forma d'onda di tensione d'onda rettangolare per lo sputtering a impulsi. Il periodo di impulso è T. Il tempo durante il quale il bersaglio è sputtering in ogni ciclo è T-ΔT, e ΔT è il tempo (larghezza) dell'impulso positivo applicato al bersaglio. V ⁺ e V ^- sono rispettivamente le ampiezze di tensione degli impulsi negativi e positivi applicati al bersaglio. Al fine di mantenere una velocità di sputtering più elevata, la durata dell'impulso positivo ΔT è molto più piccola del periodo di impulso T.

Per neutralizzare completamente la carica positiva accumulata sullo strato di isolamento superficiale target in un tempo ΔT più breve, la tensione positiva V sulla superficie target non può essere troppo bassa, ma generalmente non è superiore a 100V. Poiché la forma d'onda del polso utilizzata è asimmetrica, è denominata sputtering a impulsi magnetici asimmetrici.

Fig. 1 Forma d'onda della tensione d'onda rettangolare per sputtering reattivo pulsato

Lo sputtering a impulsi è diverso dallo sputtering a doppio target di frequenza intermedia in quanto generalmente utilizza un solo target. Usando la tecnologia sputtering del magnetron a impulsi reattivi, è stata ottenuta una deposizione stabile a lungo termine di film Al2O3 con una velocità di deposizione di 240 nm / min. Lo spessore del film di Al2O3 rivestito era fino a 50 μm. A causa del successo dell'eliminazione del bersaglio, i difetti dei film Al2O3 sono ridotti da 3 a 4 ordini di magnitudo. Sputtering del magnetron reattivo all'impulso mostra la sua superiorità nella deposizione di Si O2, Ti Ox, Ta Ox, Si Nx, DLC, Al2O3, ITO e altri film.

Lo sputtering a impulsi è più favorevole per la dissipazione del calore del bersaglio, cioè è possibile fornire energia con impulsi ad alta potenza. Pertanto, il processo di sputtering ha maggiore selettività e flessibilità. L'emergere della tecnologia di sputtering a magnetron in corrente alternata a frequenza intermedia e la tecnologia di sputtering a impulsi asimmetrici hanno gettato le basi per l'industrializzazione della tecnologia di formazione di film sputtering a reazione chimica.