靶材是由于活性反應氣體粒子與靶面原子相碰撞產生化學反應生成化合物原子,通常是放熱反應,反應生成熱必須有傳導出去的途徑,否則,該化學反應無法繼續(xù)進行。在真空條件下氣體之間不可能進行熱傳導,所以化學反應必須在一個固體表面進行。反應濺射生成物在靶表面、基片表面、和其他結構表面進行。在基片表面生成化合物是主要目的,在其他結構表面生成化合物是資源的浪費,在靶表面生成化合物一開始是提供化合物原子的源泉,到后來成為不斷提供更多化合物原子的障礙。
靶材的一些重要特性講述:
1.純度
純度是靶材的主要性能指標之一,因為靶材的純度對薄膜的性能影響很大。不過在實際應用中,對靶材的純度要求也不盡相同。
2.雜質含量
靶材固體中的雜質和氣孔中的氧氣和水氣是沉積薄膜的主要污染源。不同用途的靶材對不同雜質含量的要求也不同。例如,半導體工業(yè)用的純鋁及鋁合金靶材,對堿金屬含量和放射性元素含量都有特殊要求。
3.密度
為減少靶材固體中的氣孔,提高濺射薄膜的性能,通常要求靶材具有較高的密度。靶材的密度不僅影響濺射速率,還影響著薄膜的電學和光學性能。靶材密度越高,薄膜的性能越好。此外,提高靶材的密度和強度使靶材能更好地承受濺射過程中的熱應力。密度也是靶材的關鍵性能指標之一。
4.晶粒尺寸及晶粒尺寸分布
通常靶材為多晶結構,晶粒大小可由微米到毫米量級。對于同一種靶材,晶粒細小的靶的濺射速率比晶粒粗大的靶的濺射速率快;而晶粒尺寸相差較小(分布均勻)的靶濺射沉積的薄膜的厚度分布更均勻。