Vakuuma iztvaikošanas metodes galvenā iezīme plēvju uzklāšanai ir augstais nogulsnēšanās ātrums.Izputināšanas metodes galvenā iezīme ir plašais pieejamo plēves materiālu klāsts un laba plēves slāņa viendabīgums, taču nogulsnēšanās ātrums ir zems.Jonu pārklāšana ir metode, kas apvieno šos divus procesus.
Jonu pārklājuma princips un plēves veidošanās apstākļi
Jonu pārklājuma darbības princips ir parādīts attēlā.Vakuuma kameru iesūknē līdz spiedienam, kas ir zemāks par 10–4 Pa, un pēc tam piepilda ar inertu gāzi (piemēram, argonu) līdz spiedienam 0,1–1 Pa. Pēc tam, kad substrātam tiek pielikts negatīvs līdzstrāvas spriegums līdz 5 kV, zema spiediena gāzes kvēlizlādes plazmas zona ir izveidota starp substrātu un tīģeli.Inertās gāzes jonus paātrina elektriskais lauks un bombardē substrāta virsmu, tādējādi notīrot apstrādājamās detaļas virsmu.Kad šis tīrīšanas process ir pabeigts, pārklāšanas process sākas ar pārklājamā materiāla iztvaikošanu tīģelī.Iztvaicētās tvaika daļiņas nonāk plazmas zonā un saduras ar disociētajiem inertajiem pozitīvajiem joniem un elektroniem, un dažas no tvaika daļiņām tiek atdalītas un bombardē sagatavi un pārklājuma virsmu elektriskā lauka paātrinājuma ietekmē.Jonu pārklāšanas procesā uz substrāta notiek ne tikai nogulsnēšanās, bet arī pozitīvo jonu izsmidzināšana, tāpēc plānā kārtiņa var veidoties tikai tad, ja nogulsnēšanās efekts ir lielāks par izsmidzināšanas efektu.
Jonu pārklāšanas process, kurā substrāts vienmēr tiek bombardēts ar augstas enerģijas joniem, ir ļoti tīrs, un tam ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar izsmidzināšanas un iztvaikošanas pārklājumu.
(1) Spēcīga saķere, pārklājuma slānis viegli nenolobās.
a) jonu pārklāšanas procesā tiek izmantots liels skaits augstas enerģijas daļiņu, ko rada kvēlizlāde, lai radītu katoda izsmidzināšanas efektu uz substrāta virsmas, izsmidzinot un attīrot gāzi un eļļu, kas adsorbēta uz pamatnes virsmas. substrātu, lai attīrītu pamatnes virsmu, līdz viss pārklāšanas process ir pabeigts.
b) Pārklāšanas sākumposmā līdzās pastāv izsmidzināšana un nogulsnēšanās, kas plēves pamatnes saskarnē var veidot komponentu pārejas slāni vai plēves materiāla un pamatmateriāla maisījumu, ko sauc par “pseidodifūzijas slāni”, kas var efektīvi uzlabot plēves adhēzijas veiktspēju.
(2) Labas aptīšanas īpašības.Viens no iemesliem ir tas, ka pārklājuma materiāla atomi tiek jonizēti zem augsta spiediena un substrāta sasniegšanas procesā vairākas reizes saduras ar gāzes molekulām, tādējādi pārklājuma materiāla joni var tikt izkaisīti ap substrātu.Turklāt jonizētā pārklājuma materiāla atomi tiek nogulsnēti uz pamatnes virsmas elektriskā lauka iedarbībā, tāpēc viss substrāts tiek nogulsnēts ar plānu kārtiņu, bet iztvaikošanas pārklājums nevar sasniegt šo efektu.
(3) Pārklājuma augstā kvalitāte ir saistīta ar kondensātu izsmidzināšanu, ko izraisa pastāvīga nogulsnētās plēves bombardēšana ar pozitīviem joniem, kas uzlabo pārklājuma slāņa blīvumu.
(4) Uz metāliskiem vai nemetāliskiem materiāliem var pārklāt plašu pārklājuma materiālu un substrātu izvēli.
(5) Salīdzinot ar ķīmisko tvaiku pārklāšanu (CVD), tam ir zemāka substrāta temperatūra, parasti zem 500 °C, bet tā adhēzijas izturība ir pilnībā salīdzināma ar ķīmisko tvaiku pārklāšanas plēvēm.
(6) Augsts nogulsnēšanās ātrums, ātra plēves veidošanās un plēvju pārklājuma biezums no desmitiem nanometru līdz mikroniem.
Jonu pārklājuma trūkumi ir šādi: plēves biezumu nevar precīzi kontrolēt;defektu koncentrācija ir augsta, ja nepieciešams smalks pārklājums;un pārklājuma laikā uz virsmas nonāks gāzes, kas mainīs virsmas īpašības.Dažos gadījumos veidojas arī dobumi un kodoli (mazāki par 1 nm).
Kas attiecas uz nogulsnēšanās ātrumu, jonu pārklājums ir salīdzināms ar iztvaikošanas metodi.Kas attiecas uz plēves kvalitāti, plēves, kas ražotas ar jonu pārklājumu, ir līdzīgas vai labākas par tām, kas sagatavotas ar izsmidzināšanu.
Izlikšanas laiks: Nov-08-2022