Filmgroei
Jan 06, 2018| Alle dunnefilmafzettingsprocessen bestaan uit drie stappen:
1. productie van de filmvormende soort
2. transport van deze soorten van de bron naar het substraat
3. condensatie en stiksels op het substraat
Bij PVD is de eerste stap verdamping of sputteren, de tweede stap impliceert zichtlijntransport als de procesdruk erg laag is en er een kleine kans is op botsingen of een stroomtransport als de druk hoog is. Het type transport beïnvloedt de daadwerkelijke groei van de film in de derde stap.
Wanneer een atoom aankomt op het substraatoppervlak en geadsorbeerd wordt, zal het op het oppervlak diffunderen totdat het ofwel gedesorbeerd is of aan een energetisch gunstige plaats vastzit. Deze oppervlaktediffusie is afhankelijk van de energie die het atoom bij aankomst naar het oppervlak heeft en als het substraat wordt gevoed door een extra energie, bijv. Door verwarming of ionenbombardement. De energie van het atoom is afhankelijk van de druk in de depositiekamer, een hoge druk vermindert de energie als gevolg van energieverliezen bij botsingen. Het ionenbombardement van het oppervlak is mogelijk in plasma-gebaseerde werkwijzen en kan worden geregeld door een negatieve voorspanning van het substraat ten opzichte van het plasma.
Als het atoom aan een oppervlak aan een ander filmatoom kleeft, wordt een paar met lage mobiliteit gecreëerd en dit verhoogt de kans dat nog een ander atoom eraan vasthoudt. Bij een kritisch aantal atomen, of een kritische nuclei-grootte, wordt een kern gevormd. Deze kernen zullen uitgroeien tot kristallijne eilanden die zullen samensmelten wanneer ze elkaar ontmoeten en uiteindelijk een doorlopende film vormen. Afhankelijk van de procesparameters zal de filmgroei op verschillende manieren worden voortgezet, waardoor verschillende microstructuren worden verkregen. De film kan laag voor laag groeien of op 3D-eilanden of in een combinatie van deze twee groeimodi.
Bij PVD is de filmgroei vaak kolomvormig, dwz de kristallieten groeien in kolommen met meer of minder ontwikkelde korrelgrenzen ertussen. De korrelgrenzen kunnen lege ruimtes bevatten en verslechteren de meeste eigenschappen van de film, maar een echte dichte, kolomvormige film kan bijvoorbeeld uitstekende tribologische eigenschappen hebben. Een volledig dichte microstructuur in de film is vaak zeer wenselijk. Omdat de dichte microstructuur wordt bevorderd door ionenbombardement van de groeiende film, kunnen dergelijke films vaak worden gedeponeerd door PVD-werkwijzen in plasma's met hoge dichtheid.
Verschillende filmgroeimodellen voor de invloed van de depositietoestand op de microstructuur van de film zijn ontwikkeld. Veel gebruikt worden de empirische structuurzonemodellen waarin verschillende groeimodi (zones) worden geïdentificeerd in een diagram voor verschillende temperatuur / smelttemperatuurverhoudingen (T / T m). Een uitgebreid overzicht van dergelijke modellen werd gepubliceerd door John A. Thornton in 1977 en hier volgt een korte samenvatting van. Movchan en Demchishin maakten de volgende classificatie: Zone 1 verschijnt wanneer T / T m <0,3 en="" wordt="" gekenmerkt="" door="" hoge="" oppervlakteruwheid="" en="" ongegrensde=""> Zone 2 verschijnt wanneer 0,3
