直流反応性スパッタリングは、純粋な金属ではない化合物材料や膜を成膜するために用いられる特殊な方法である。
この手法では、スパッタリングプロセスに反応性ガスを導入する。
ターゲット材料は通常金属であり、反応性ガスはスパッタされた金属原子と反応して基板上に化合物を形成する。
5つのポイント
1.セットアップとプロセス
ターゲット材料： ターゲットは通常、銅やアルミニウムなどの純金属で、導電性があり、直流スパッタリングに適している。
反応ガス： 酸素や窒素などの反応性ガスを真空チャンバー内に導入する。このガスはスパッタされた金属原子と反応し、酸化物や窒化物を形成する。
イオン化とスパッタリング： ターゲットに直流電圧を印加し、不活性ガス（通常はアルゴン）からプラズマを発生させる。正電荷を帯びたアルゴンイオンが負電荷を帯びたターゲットに向かって加速され、金属原子が放出される。
2.反応ガスとの反応
金属原子がターゲットから基板に移動する際、反応性ガスに遭遇する。その後、これらの原子はガスと反応し、基板上に化合物層を形成する。
例えば、反応性ガスが酸素の場合、金属原子は金属酸化物を形成する。
3.反応性ガスの制御
反応性ガスの量とチャンバー内の圧力は、注意深く制御する必要のある重要なパラメーターである。
反応性ガスの流量は、堆積膜の化学量論と特性を決定する。
4.利点と応用
汎用性： DC反応性スパッタリングでは、さまざまな化合物材料を成膜できるため、耐摩耗性、耐食性、光学特性などのコーティングなど、さまざまな用途に適している。
制御： このプロセスでは、成膜された膜の組成や特性を良好に制御できるため、多くの工業用途で極めて重要である。
5.課題
ターゲット中毒： 反応性ガスの使用量が多すぎると、ターゲットが「毒化」したり、非導電性層で覆われたりして、スパッタリング・プロセスが中断されることがある。
この現象は、反応性ガスの流量を調整したり、パルス電力などの技術を使用することで対処できます。
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