第一:靶面金屬化合物的形成。
由金屬靶面通過反應濺射工藝形成化合物的過程中,化合物是在哪里形成的呢?由于活性反應氣體粒子與靶面原子相碰撞產生化學反應生成化合物原子,通常是放熱反應,反應生成熱必須有傳導出去的途徑,否則,該化學反應無法繼續(xù)進行。在真空條件下氣體之間不可能進行熱傳導,所以,化學反應必須在一個固體表面進行。反應濺射生成物在靶表面、基片表面、和其他結構表面進行。
第二:靶中毒的影響因素
影響靶中毒的因素主要是反應氣體和濺射氣體的比例,反應氣體過量就會導致靶中毒。反應濺射工藝進行過程中靶表面濺射溝道區(qū)域內出現(xiàn)被反應生成物覆蓋或反應生成物被剝離而重新暴露金屬表面此消彼長的過程。如果化合物的生成速率大于化合物被剝離的速率,化合物覆蓋面積增加。在一定功率的情況下,參與化合物生成的反應氣體量增加,化合物生成率增加。如果反應氣體量增加過度,化合物覆蓋面積增加,如果不能及時調整反應氣體流量,化合物覆蓋面積增加的速率得不到抑制,濺射溝道將進一步被化合物覆蓋,當濺射靶被化合物全部覆蓋的時候,靶完全中毒,在靶面上沉積一層化合金屬膜。使其很難被再次反應。
第三:靶中毒現(xiàn)象
(1)正離子堆積:靶中毒時,靶面形成一層絕緣膜,正離子到達陰極靶面時由于絕緣層的阻擋,不能直接進入陰極靶面,而是堆積在靶面上,容易產生冷場致弧光放電---打弧,使陰極濺射無法進行下去。(2)陽極消失:靶中毒時,接地的真空室壁上也沉積了絕緣膜,到達陽極的電子無法進入陽極,形成陽極消失現(xiàn)象。
第四:靶中毒的物理解釋
(1)一般情況下,金屬化合物的二次電子發(fā)射系數(shù)比金屬的高,靶中毒后,靶材表面都是金屬化合物,在受到離子轟擊之后,釋放的二次電子數(shù)量增加,提高了空間的導通能力