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技術文章

薄膜島狀生長模式

在島狀生長模式下,到達基片上的原子首先凝聚成無數不連續的小核,后續飛來的原子不斷集聚在核附近從而使核在三維方向不斷成長,最終形成連續的薄膜。因此島狀生長模式又稱為核生長模式。大部分薄膜的形成過程都屬于這種生長類型。這種生長模式的過程如圖5一7(a)所示。島狀生長模式的生長過程可以分成如下幾個階段。

1)成核階段

到達基片上的原子,其中的一部分與基片原子交換能量后,仍具有相當大的能量,可以返回氣相。而另一部分則被吸附在基片表面上.這種吸附主要是物理吸附,原子將在基片表面停留一定的時間。由于原子本身還具有一定的能量,同時還可以從基片得到熱能,因此原子有可能在表面進行遷移或擴散。在這一過程中,原子有可能再蒸發、也可能與基片發生化學作用而形成化學吸附,還可能遇到其它的蒸發原子而形成原子對或原子團。

發生后兩種情況時,原子再蒸發與遷移的可能性極小.從而逐漸成為穩定的凝聚核。

2)小島階段

當凝聚晶核達到一定的濃度以后,繼續蒸發就不再形成新的晶核。新蒸發來的吸附原子通過表面遷移將聚集在已有晶核上,使晶核生長并形成小島,這些小島通常是三維結構,并且多數已具有該種物質的晶體結構,即已形成微晶粒。

3)網絡階段

隨著小島的長大,相鄰的小島會互相接觸并彼此結合,結合的過程類似兩小液滴結合成一個大液滴的情況,這是由于小島在結合時釋放出一定的能量,這些能量足以使相接觸的微晶狀小島瞬時熔化,在結合以后,由于溫度下降所生成的島將重新結晶。隨著小島的不斷結合,將形成一些具有迷津結構的網絡狀薄膜。

4)連續薄膜

隨著蒸發或濺射的繼續進行,吸附原子將填充島與.島之間的間隔,也有可能在島與島之間生成新的小島,由小島的生長來填充空溝道,*形成連續薄膜。

不同的物質經歷這四個階段的情況是不同的。例如鋁膜和銀膜都是島狀生長類型的,但是鋁膜只有在生長的最初階段呈現島狀結構,然后在薄膜很薄時就能形成連續薄膜.而銀膜則要在薄膜較厚時才能形成連續薄膜。圖5一8是Mos2基片上銀膜形成過程
示意圖,圖5一8中(a)是晶核階段,(b)是小島階段,(c)是網絡階段,(d)是溝道逐漸被填充而形成連續薄膜。