Тема 8

Тонкопленочная технология.

Два направления формирования тонких пленок.

Физический метод (метод термовакуумного напыления, метод ионоплазменного распыления).

Химический метод (чисто химический метод, электрохимический, пиролитическое осаждение, термическое окисление).

Термовакуумное осаждение:

; .

.

Состав остальных газов.

Фрагмент установки:

Рабочие камеры.

Нагреватель подложки.

Держатель подложки.

Подложка.

Заслонка (вращающаяся).

Испаритель.

Вакуумное уплотнение.

Опорная плита.

Глаз.

Испарение материала.

Перераспределение от материала к подложке.

Конденсация и охлаждение.

Существует два вида испарений:

твердая фаза жидкая фазапарообразная фаза

твердая фаза парообразная фаза

1 миллиметр ртутного столба = 1 торр = 1,33 10² Па

Конденсация вещества и образование пленочной структуры.

Критическая температура – такая температура, при которой зародышеобразование не происходит.

Критический размер зародыша k=3.

–коэффициент конденсации – определяет количество частиц скомпонованных к общему числу частиц достигших поверхности.

когда пленка на подложке из другого материала (диэлектрика) становится сплошной и пропадает островковая структура.

, для не сплошных пленок и в случае разнородных материалов подложки и испаряемого вещества.

выше, тем выше, чем выше вакуум.

ниже, чем выше температура подложки.

выше для металлов имеющих более высокую температуру испарения.

Тема 9

Влияние технологических факторов на свойства тонкопленочных элементов.

Электрофизические свойства.

Электрофизические параметры в основном зависят от трех основных параметров:

Структура.

Фазовый состав.

Стехиометрия.

Структура может быть аморфной, мелкозернистой, среднезернистой, крупнозернистой. Структура – размер зерен (межзернерные границы, дефекты, правило Матиаса).

Фазовая система.

Система – совокупность фаз, находящихся в равновесии.

Фаза – однородная по химическому составу и строению часть системы, отделенная от остальных частей поверхностью раздела.

Компоненты – это вещества необходимые и достаточные для образования системы (металлы, не металлы, химические соединения, которые не распадаются на составляющие).

Однофазная двухкомпонентная система:

Двухфазная двухкомпонентная система:

Стехиометрия – такое соединение, состав которого полностью соответствуют его химической формуле.

Влияние технологических факторов:

Адсорбция – поглощении веществ из газовой фазы поверхностью. Сорбция = Ад + Аб

Температура хранения подложки.

Давление остаточных газов.

Прогрев подложки.

Прогрев испаряемого материала.

Температура испарения, скорость испарения.

Температура подложки.

Условие термообработки.

Температура подложки при напуске воздуха не должна превышать 50 °C.

Продолжительность хранения готовыми элементами до защиты её.

Три основных метода получения стехиометрии:

Прямое испарения соединений (в случае если его компоненты стехиометрического соединения имеют близкие температуры плавления, кипения, давления насыщенных паров).

Метод трех температур.

Метод взрывного испарение (метод вибродозирования). (см. ранее Тема 3 «Тонкопленочные проводники и контактные площадки».Три основных метода для нанесения NiCr (страница 7)).

Испарение.

Конструкция испарителей должна обеспечивать:

Необходимую загрузку.

Необходимую скорость испарения.

Равномерность потока пара.

Определенный срок службы испарителя.

Материал испарителя должен обладать.

Давление (P_S) материала испарителя пренебрежимо мало по сравнению с давлением (P_S) испаряемого материала.

Химическая инертность материала по отношению к испаряемому.

Хорошая смачиваемость.

Какие испарители бывают.

Проволочные испарители.

Принцип действия всех испарителей: .

Материалы, из которых заготавливаются испарители: вольфрам, молибден, тантал, ниобий.

Испаряемое вещество: алюминий, золото, медь.

Ленточные испарители.

Материалы, из которых заготавливаются испарители: молибден, тантал, платина.

Достоинства ленточных испарителей: можно испарять любые вещества.

Тигельные испарители.

Достоинства: испарение больших количеств вещества.

Электронно-лучевые испарители.