资源描述：
《采用磁控管方式溅射的电子回旋共振等离子体沉积技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、采用磁控管方式溅射的电子回旋共振3等离子体沉积技术的研究汪建华 袁润章(武汉工业大学,武昌430072)邬钦崇 任兆杏(中科院等离子体物理研究所)喻宪辉(湖北省交通学院) 摘要 将磁控管方式溅射用于微波ECR等离子体沉积技术。在低气压和低温下沉积了高度C轴取向的ZnO薄膜,其膜的沉积速率比普通ECR溅射中所得到的速率大得多,并且在512cm的膜区域内显示出良好的均匀性。关键词 磁控管方式 溅射 ECR等离子体 ZnO薄膜StudyofanElectronCyclotronResonancePlasmaDepositionTechniquebyMagnetronModeSputteringWa
2、ngJianhua,YuanRunzhang,WuQinchong,RenZhaoxing,YuXianhui(WuhanPolytechnicUniv.,Wuchang430072)AbstractMagnetronmodesputteringwasappliedtoanelectroncyclotronreso2nance(ECR)plasmadepositiontechnique,ZnOfilmwithanexcellentcrystalorientationwasdepositedatlowtemperaturesandlowgaspressures,withmuchhigherrat
3、esthanthoseobtainedinconventionalECRreactivesputteringandgooduniformityofdeposi2tionfilmin512cm.KeywordsMagnetronmodeSputteringECRplasmaZnOfilm薄膜是有困难的。为了控制薄膜的成分、晶体结1 引 言构、晶粒大小和缺陷,必须研究膜制备技术,开溅射是在真空条件下沉积薄膜的最重要的发新的膜制备方法。工艺之一。自80年代以来,磁控管溅射方法在制微波ECR等离子体方法来源于可控核聚造计算机磁盘及其他器件中起着非常重要的作变研究中的电子回旋共振加热(ECRH)技术。用
4、,它比DC溅射,RF溅射具有更高的沉积速经过二十多年的研究与发展,80年代起逐步被率。然而,就这种方法沉积金属化合物而言,难开拓应用到材料科学中来。ECR等离子体比以满足反应溅射中的高沉积速率和完全反应的DC、RF放电产生的等离子体具有无极放电、离要求,即改变薄膜的化学计量比,制作高质量化率高的特点。在低气压下产生高密度的等离3国家自然科学基金资助课题16半导体技术1999年4月第24卷第2期子体,并受磁场约束,减少了等离子体与器壁的相互作用。用发散磁场的微波ECRPCVD技术,可在室温下(无须加热基片,由于等离子体加热效应基片温度一般不超过50℃,有时会升高,但不超过150℃)沉积出Si3N
5、4、SiO2、a2[1,2]Si÷H等优质膜,在低温下气相外延生长[3][4][5]GaAs膜、金刚石薄膜、BN膜。并且用微波ECRPCVD技术已成功地制备了高质量的[6]薄膜。图2 腔内磁场位形分布本文报道了采用磁控管方式在低气压下产气体O2引入沉积室。装置的抽气系统由机械泵生了ECR等离子体,实现了磁控管方式溅射,(抽速为8Lös)和涡轮分子泵(抽速为450Lös组研究了该溅射法的放电特性,并在低温下沉积成)。出高度C轴取向的ZnO薄膜。3 磁控管方式溅射用靶结构2 实验装置没有加磁控管的ECR溅射方法中,外磁场图1示出微波ECR等离子体溅射装置,使在腔内产生的磁通会穿过圆筒靶表面。放电时
6、,用2145GHz的微波源,功率连续可调(0～5千由于离子的轰击,从靶表面发射的高能电子,绕瓦)。微波通过BJ22标准的矩形波导,经石英窗着磁力线作圆周或螺旋运动,很容易撞在腔壁口引入等离子体室。室外周围通有一定电流磁被复合消耗。因而靶的溅射速率低。为此提高溅体线圈(水冷),在室内适当的区域产生ECR条-2射速率,我们将圆筒状靶设计成磁控管溅射的件的磁场(875高斯)。在10帕低气压下,波与方式。溅射靶结构示于图3,圆筒靶直径为电子发生共振,耦合电离中性气体,产生高密度的等离子体。磁场强度从等离子体室到膜沉积室逐渐减小。如图2所示。所产生的ECR等离子体中的离子在靶电压的作用下,对圆筒状金属靶
7、产生溅射。在发散磁场的作用下,溅射粒子在靶口前方的基片上沉积出薄膜。图3磁控管方式溅射用的靶结构和磁场的示意图。1:圆筒靶;2:铁环;3:不锈钢环;4:磁力线;5:局部磁场;6:磁控管放电区域;7:发散磁场57cm,高度6cm,靶与一个连接直流电源的靶基座相接,并且水冷却靶座。靶由5个支持环支图1 微波ECR等离子体溅射装置撑,两个顶环和两个底环用纯铁制作,中间的磁控管方式溅射用的圆筒靶放置在水冷
