薄膜缺陷研究进展综述

在实际镀膜过程中,镀膜腔室内不可避免地会含有微米级的颗粒、灰尘,除此之外,衬底表面在加工过程中产生的缺陷、污染,即使经过清洗处理,往往也不能完全消除,甚至会带来新的缺陷、污染.阴极靶中的杂质、气泡以及微弧放电同样会产生颗粒物,这些因素将直接导致薄膜在生长过程形成缺陷.详细综述了薄膜缺陷的形成原因、分类以及对不同应用的影响.根据形成原因、微观形貌等,可将缺陷大致分为薄片形结构、凹坑结构、结节状球形滴锥结构、针孔/气孔结构等四种类型.不同类型缺陷在薄膜中的占比受环境因素变化而改变,在空间分布也有所不同.缺陷破坏了薄膜的完整性,对薄膜性能产生较大影响,如降低了硬质薄膜的耐摩擦性,腐蚀介质可通过缺陷达到基材表面,导致耐腐蚀薄膜丧失保护功能.对于超导薄膜,当缺陷尺寸远大于copper电子对相干长度时,剩余电阻大大增加.最后,总结了气压、偏压、电压、沉积时间、衬底安装角度、镀膜室屏蔽结构等对缺陷密度的影响,也说明通过优化以上参数与结构可以降低缺陷密度,改善薄膜质量.