Penyejatan dan percikan kedua-duanya tergolong dalampemendapan wap fizikal (PVD). Kedua-duanya memindahkan logam daripada bahan sumber ke permukaan sampel. Walau bagaimanapun, "dapat membentuk salutan" tidak bermakna filem yang dihasilkan adalah sama.
Perbezaan boleh diperiksa dengan menangani tiga soalan utama: Bagaimanakah bahan meninggalkan sumber? Bagaimanakah zarah bergerak merentasi ruang vakum? Selepas mencapai permukaan, berapa banyak tenaga dan maklumat arah mereka dikekalkan?
01｜Jangan Tergesa-gesa Membandingkan Merit dan Kekurangan - Mula-mula Fahami Bagaimana Logam Dijana
Penyejatan terma bergantung pada bot, filamen atau crucible yang dipanaskan secara rintangan untuk memanaskan bahan sumber sehingga ia menghasilkan tekanan wap yang mencukupi.
Penyejatan rasuk elektron menggunakan rasuk elektron terfokus untuk menumpukan tenaga ke kawasan setempat bahan sumber, menjadikannya sesuai untuk bahan yang memerlukan suhu sumber yang lebih tinggi.
Walaupun mekanisme pemanasannya berbeza, proses asas seterusnya adalah serupa: bahan sumber beralih ke fasa gas, bergerak melalui ruang tekanan rendah ke arah permukaan sampel yang lebih sejuk, di mana ia menyerap, menukleus, dan secara beransur-ansur bergabung menjadi lapisan filem nipis.
Magnetron sputtering tidak "mendidih" bahan sasaran. Gas kerja teruja untuk membentuk plasma. Ion mendapat tenaga berhampiran permukaan sasaran dan mengebom sasaran. Lata perlanggaran mengetuk atom sasaran keluar dari permukaan. Zarah yang dikeluarkan kemudian bergerak melalui gas kerja dan mencapai sampel. Fungsi utama medan magnet adalah untuk mengurung elektron dengan lebih berkesan berhampiran permukaan sasaran, meningkatkan kecekapan pengionan dan nyahcas.
Fluks sebenar yang didepositkan pada sampel masih dipengaruhi oleh geometri sasaran, taburan medan magnet, tekanan kerja, jarak sasaran-ke-substrat, kedudukan lekapan dan mod gerakan sampel.
02｜Arah Bukan Spesifikasi Peranti, tetapi Akibat Pengangkutan Zarah
Dalam penyejatan vakum tinggi konvensional, perlanggaran fasa gas antara sumber dan sampel jarang berlaku. Zarah bergerak hampir dalam garis lurus. Permukaan sampel yang menghadap sumber mudah menerima fluks zarah, manakala kawasan yang dibayangi oleh langkah atau dinding sisi fotoresist mungkin mengalami kesan bayangan. Ini ialah "pemendapan garis penglihatan" yang terkenal.
Walau bagaimanapun, arah tidak ditentukan hanya dengan istilah "penyejatan". Dimensi sumber, jarak sumber-ke-sampel, sudut kecondongan sampel, pembayang lekapan dan mod putaran semuanya mengubah sudut kejadian zarah yang tiba. Dengan penempatan substrat condong atau gerakan planet, sistem penyejatan yang sama boleh meningkatkan liputan dinding sisi secara aktif untuk ciri tertentu.
Sputtering memerlukan nyahcas elektrik yang berterusan dalam persekitaran gas kerja tertentu. Selepas atom sasaran meninggalkan permukaan sasaran, ia mungkin berlanggar dengan atom gas dan trajektorinya diagihkan semula. Tambahan pula, sasaran itu sendiri bukanlah sumber mata yang ideal. Akibatnya, sputtering konvensional biasanya memberikan taburan sudut yang lebih luas bagi zarah kejadian kepada sampel berbanding dengan penyejatan standard. Namun begitu, kenyataan bahawa "percikan tidak mempunyai arah" adalah sama tidak tepat. Menurunkan atau menaikkan tekanan kerja, melaraskan jarak sasaran-ke-substrat, menggunakan struktur kolimat, dan meletakkan semula sampel semuanya mengubah suai kekerapan perlanggaran dan taburan sudut kejadian. Tekanan yang lebih tinggi boleh meluaskan penyebaran sudut zarah dan juga boleh menyebabkan zarah yang tiba kehilangan lebih banyak tenaga.
03｜Mengapa Satu Proses Mengutamakan Lift‑Mati Sementara Yang Lain Berprestasi Lebih Baik untuk Perlindungan Langkah
Perbezaan dalam arah menjadi lebih besar apabila menghadapi struktur tiga dimensi. Prinsip asas pengangkatan adalah untuk mencorak bukaan dalam lapisan fotoresist terlebih dahulu, mendepositkan filem di atas keseluruhan substrat, dan kemudian melarutkan fotoresist untuk menanggalkan filem di atas rintangan bersama-sama.
Untuk pengangkatan yang berjaya, filem sasaran pada substrat di dalam bukaan sebaiknya tidak membentuk sambungan berterusan dengan filem di atas rintangan di sepanjang dinding sisi. Penyejatan dengan arah garis penglihatan yang kuat cenderung menghasilkan pecahan ketebalan berhampiran dinding sisi rintangan.
04｜Pengalaman Substrat Jauh Melebihi "Hanya Disalut dengan Lapisan Logam"
Penyejatan sering digambarkan secara longgar sebagai "lembut", manakala sputtering dianggap sebagai "pengeboman kuat".
Kedua-dua persepsi mempunyai asas fakta, namun kedua-duanya tidak berpegang benar bebas daripada peralatan dan keadaan proses.
Semasa penyejatan, sampel mungkin masih mengalami kenaikan suhu yang disebabkan oleh sinaran haba, pendedahan sumber haba dan tempoh pemendapan.
Untuk sistem rasuk elektron, faktor tambahan seperti elektron, sinar-X, percikan bahan sumber dan zarah juga mesti diambil kira.
Polimer, fotoresist, lapisan titik lebur rendah atau peranti sensitif sinaran tidak boleh dianggap selamat hanya berdasarkan nama proses. Dalam persekitaran yang terpercik, selain daripada atom sasaran, fluks ion, elektron, neutral yang dipantulkan dan kekotoran juga mungkin ada. Pincang substrat, lokasi plasma dan tekanan kerja mengubah input tenaga sebenar yang dihantar kepada sampel. Tenaga sederhana boleh menggalakkan penghijrahan permukaan dan ikatan antara muka, manakala tenaga yang berlebihan boleh menyebabkan peningkatan suhu, pengubahsuaian permukaan, percikan semula atau kerosakan pada lapisan sensitif.
Oleh itu, apabila membincangkan toleransi sampel, seseorang tidak seharusnya hanya bertanya "sama ada suhu tinggi". Ia juga perlu untuk mempertimbangkan apa yang terdiri daripada permukaan sampel, sama ada lapisan oksida nipis atau bahan dua dimensi terletak di bawahnya, sama ada photoresist masih ada, sama ada fabrikasi peranti lengkap, dan sama ada penyepuhlindapan atau pembersihan selepas proses dibenarkan.
05｜Mengapa "Filem Sputtered Lebih Padat" Hanya Pernyataan Titik Permulaan
Filem nipis tidak turun sebagai bongkah logam pepejal. Sebaliknya, zarah-zarah yang masuk mula-mula menjerap dan nukleus untuk membentuk pulau. Pulau-pulau ini kemudian tumbuh dan bersatu, akhirnya berkembang menjadi filem berterusan. Tenaga zarah yang tiba, suhu substrat, kadar pemendapan, sudut kejadian, kebersihan permukaan dan gas sisa semuanya mengawal mobiliti permukaan zarah, dan mengubah suai saiz butiran, keliangan, kekasaran, tekstur dan tegasan sisa. Zarah terpercik bertenaga dan fluks tenaga yang berkaitan biasanya membawa kepada jangkaan mobiliti permukaan yang dipertingkatkan dan filem yang agak padat.
Namun begitu, filem tergagap juga boleh membina struktur kolumnar berliang, tegasan yang besar atau kekasaran yang tinggi di bawah keadaan tekanan kerja yang tinggi, kehilangan tenaga perlanggaran yang ketara, sudut kejadian yang tidak menguntungkan atau keadaan permukaan yang tidak mencukupi. Filem sejat juga tidak berliang. Pengubahsuaian kepada suhu substrat, kadar pemendapan, rawatan permukaan dan input tenaga tambahan juga akan mengubah tingkah laku nukleasi dan pertumbuhan.
Ketumpatan filem yang lebih tinggi tidak diterjemahkan secara automatik kepada peranti yang berprestasi lebih baik. Elektrod logam mungkin meletakkan keutamaan yang lebih tinggi pada rintangan sentuhan dan integriti tepi; struktur optik mungkin lebih tertumpu pada kekasaran dan pemalar optik; struktur terampai sangat sensitif terhadap tekanan; lapisan penghalang resapan memberi perhatian yang teliti kepada laluan kesinambungan dan kecacatan. "Padat" hanyalah penerangan material. Akhirnya, prestasi mesti dinilai berdasarkan keperluan fungsian aplikasi filem nipis.
Ringkasan
Kedua-dua penyejatan dan sputtering boleh mendepositkan logam, namun ia bukan pilihan butang tekan yang boleh ditukar ganti. Penyejatan menyejat bahan ke dalam fasa gas melalui pemanasan dan mempamerkan arah garis penglihatan yang kuat di bawah keadaan biasa. Sputtering membebaskan atom sasaran melalui pengeboman ion; perlanggaran dalam gas kerja dan geometri peralatan secara amnya menghasilkan julat sudut ketibaan yang lebih luas.
Tuntutan seperti "penyejatan adalah lebih baik" atau "percikan adalah lebih baik" adalah pramatang. Laluan proses yang sesuai harus menerangkan cara zarah tiba pada ciri, nyatakan lokasi mana yang akan diperiksa untuk ketebalan filem minimum, jenis kegagalan yang perlu dijangka dan apakah kriteria akhir yang akan digunakan untuk menilai sama ada lapisan filem nipis telah benar-benar memenuhi fungsi yang dimaksudkan.
