ITO陶瓷靶材溅射过程中结瘤行为研究

摘要

ITO陶瓷靶材的结瘤行为严重影响靶材的应用及其溅射薄膜性能,对结瘤的形成机理进行深入研究具有重要意义。针对不同参数设置的ITO靶材进行磁控溅射,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等技术分析靶材在溅射过程中的结瘤行为。结果表明:随着溅射时间的延长,刻蚀环深度增加,靶材表面开始出现结瘤并向刻蚀环蔓延,结瘤的出现使刻蚀环边缘溅射速率降低。结瘤主要由缺O富Sn的非化学计量比ITO组成,是靶材被溅射原子在低溅射速率处反向沉积形成。由于Sn原子在不同区域的溅射差异以及靶面被溅射的O原子易形成O离子,从而使结瘤组分偏离化学计量比。In_(2)O_(3)/Sn(Sn固溶于In_(2)O_(3))晶内的富Sn析出相粒子是溅射早期结瘤形成的主要原因,导电性及导热性极差的结瘤在溅射过程中易积聚电荷并诱发弧光放电,使其在热应力作用下破裂,散落的颗粒会成为新结瘤的诱发点,导致结瘤覆盖率迅速增大。