三氧化钨薄膜微观结构

三氧化钨薄膜图片

薄膜沉积是由最初的原子吸附、脱附、成核、成长到最后形成薄膜,其成核与成长将随着薄膜沉积时的工艺参数(基片温度、基片偏压、气体压强)的改变,影响薄膜的微观结构。在1975年,John A.Thomton提出Zone Models针对溅射沉积金属薄膜时,基片温度与溅射气体压强(Sputtering Gas Pressure)对于薄膜微观结构的影响,提出了四种结构区模型,如下图所示:

在低温高压(Ts/TM<0.3(TS:基片温度,TM:熔点))条件下,薄膜内部结构容易形成多孔性的细圆柱形晶粒的结构,原因是表面原子迁移率(mobility)低,此区域称为ZoneⅠ。在高温(0.3<Ts/TM<0.5)条件下,原子获得较多的热能因而具有较高的迁移率,导致表面扩散能力增强,所以晶粒变细造成薄膜表面平滑,以及晶粒紧密堆积形成柱状结构,此区域称为ZoneⅡ。在更高温(0.5<Ts/TM)条件下,由于体扩散的能力增强,加上晶粒再重新结晶的因素,则形成高密度等轴晶体(equi-axisgrains)结构,此称为ZoneⅢ。ZoneⅠ与ZoneⅡ之间存在一个过渡区,这个区域称为Zone T.其在低温(Ts/TM≦0.3)低压条件下,薄膜其内部的结构,晶粒紧密堆积排列不易分出晶粒边界,这是遮蔽效应、表面扩散、体扩散及再结晶等现象综合作用的结果,薄膜呈现纤维状结构。