スパッタダメージとは、主に高エネルギー種の衝突によるスパッタリングプロセス中の基板表面の劣化や変質を指す。この損傷は、光電子デバイスの透明電極の成膜に特に関連する。
スパッタダメージの概要：
スパッタダメージは、スパッタリングプロセス中に基板が高エネルギー粒子に衝突することで発生する。これらの粒子（通常はイオン）は十分なエネルギーで基板に衝突し、原子を変位させたり、構造変化を引き起こしたりして、表面の劣化や機能障害につながる。
-
詳細説明
- エネルギー種の関与：
- スパッタリング中、プラズマからの高エネルギーイオンがターゲット材料に衝突し、原子が放出される。放出された原子は基板上に堆積し、薄膜を形成する。しかし、これらの高エネルギーイオンの一部は、基板にも直接衝突する。
-
スパッタダメージの原因となる主なイオン種は、スパッタリング成膜に使用されるアルゴンプラズマの場合、アルゴンイオンなどのプラズマからのイオンである。これらのイオンは基材の結合エネルギーを超えるエネルギーを持ち、原子の変位や損傷につながる。
- 損傷のメカニズム：
- これらの高エネルギーイオンが基材に衝突すると、基材原子に十分なエネルギーが伝わり、基材原子を固定している結合力に打ち勝つことができる。その結果、基板原子が変位し、空孔や格子間原子などの欠陥が生じたり、より複雑な構造変化を引き起こしたりする。
-
また、プラズマからのガスが基板表面に取り込まれ、不純物が生成されたり、表面層の化学組成が変化したりすることもある。
- 光電子デバイスへの影響：
- 透明電極蒸着では、スパッタダメージがデバイスの光学的および電気的特性に大きな影響を与える可能性がある。例えば、光吸収の増加、透明度の低下、電気伝導度の変化などが起こる。
-
また、蒸着膜と基板との密着性にも影響を及ぼし、剥離やその他の機械的故障につながる可能性もある。
- 予防と軽減：
- スパッタダメージを最小限に抑えるには、入射イオンのエネルギーとフラックスの調整、保護コーティングの使用、成膜後のアニールによるダメージの回復など、さまざまな手法を用いることができる。
プラズマガス、圧力、ターゲットから基板までの距離などのスパッタリングプロセスパラメーターを適切に制御することも、スパッタダメージの深刻さを軽減するのに役立つ。レビューと訂正
