Metodo di deposizione a polverizzazione per film in lega

Per ridurre il numero di bersagli usati nel sistema di sputtering, si suppone che un obiettivo debba polverizzare e depositare film di lega che soddisfano i requisiti di composizione e prestazioni. In questo caso è possibile utilizzare bersagli in lega, bersagli di inserti compositi e polverizzazione multi-target.

In generale, nello stato stazionario di scarica, secondo la composizione del bersaglio, vari atomi costituenti sono rispettivamente soggetti a sputtering. Un vantaggio del rivestimento di polverizzazione rispetto all'evaporazione sotto vuoto e alla placcatura ionica è che la differenza tra la composizione dello strato del film e il target è piccola e la composizione del rivestimento è più stabile. Tuttavia, in alcuni casi, a causa del fenomeno dello sputtering di selezione di diversi elementi di composizione, della diversa velocità di sputtering inverso e della forza di adesione del film, la composizione dello strato del film e il target possono essere molto diversi. Quando si utilizza questo tipo di target di lega, al fine di ottenere il film di alcuni componenti, la temperatura del substrato deve essere ridotta il più possibile per ridurre la differenza di velocità di adesione oltre a formulare il target specifico in base all'esperimento e ridurre al minimo la temperatura del bersaglio. Inoltre, le condizioni di processo appropriate ridurranno l'effetto di sputtering inverso sul film.

In alcuni casi, è difficile preparare un bersaglio in lega ad ampia area o un bersaglio composto. Quindi, è possibile utilizzare l'obiettivo mosaico composito composto da singoli elementi. La composizione superficiale del bersaglio è mostrata in Fig.1. Tra questi, la struttura a mosaico a forma di ventaglio (d) è la più efficace, è facile controllare la composizione del film e anche la ripetibilità è buona. In linea di principio, non solo le leghe binarie, ma anche i film in lega quaternaria e ternaria possono essere realizzati con questo metodo.

Fig. 1. Obiettivi compositi in diverse strutture

(a) Bersaglio a mosaico quadrato (b) Bersaglio a mosaico rotondo (c) Bersaglio a mosaico rotondo piccolo (d) Bersaglio a mosaico a forma di ventaglio

La struttura dello sputtering multi-target è mostrata in Figura 2. Il substrato viene ruotato sopra i due o più target, e lo spessore di deposizione di ciascun film è controllato per essere uno o più strati atomici, e il film si trasforma per essere depositato, in modo che si possa ottenere un film composto. Ad esempio, il film monocristallo In1-xGax Sb è stato preparato da obiettivi InSb e GaSb. Sebbene questo dispositivo sia complicato, qualsiasi film componente può essere ottenuto controllando la velocità di rotazione del substrato e modificando la tensione applicata a ciascun target. Questi parametri possono essere controllati in base al tempo di rivestimento, la composizione del film viene modificata nella direzione dello spessore del film e la struttura del superlattice può essere ottenuta.

Fig.2. Schema schematico della struttura dello sputtering multi-target

Il metodo del catodo ausiliario viene generalmente utilizzato quando la differenza tra i componenti del film è grande. L'obiettivo principale del catodo è costituito dal componente principale della lega e l'obiettivo del catodo ausiliario è costituito dal componente additivo della lega. Ogni obiettivo viene spruzzato simultaneamente per formare il film di lega. Regolando la corrente del target del catodo ausiliario, la quantità di componenti aggiunti nel film di lega può essere modificata arbitrariamente.