3. Электрохимическое осаждение:

Было разработано в 19 веке, используется в машиностроении для нанесения гальванических покрытий. Рабочей средой является жидкость, характер процессов сходен с ионно-плазменным напылением, так как плазма и электролит квазинейтральная смесь ионов и нейтральных атомов или молекул.

В микроэлектронике электрохимическое осаждение дополняет термовакуумное, ионно-плазменное напыление и сочетается с ними.

В основе электрохимического осаждения лежит электролиз раствора, содержащего ионы необходимой примеси. Например: осаждение меди – медный купорос. Ионы Me в растворе заряжены положительно, чтобы осадить Me пленку, подложку используют как катод. Если подложка диэлектрик или имеет низкую  на нее предварительно наносят тонкий металлический подслой который будет служить катодом. Подслой можно нанести методами термовакуумного и ионно-плазменного напыления.

Осаждение ионов металла начинается на дефектах структуры подложки, пленка развивается островками, которые разрастаются во всех направлениях. Свойства осажденных пленок зависят от состава электролита, плотности тока, температуры, интенсивности перемешивания электролита, от скорости дрейфа, от формы и состояния поверхности подложки. Этим методом получают пленки меди, никеля, платины, серебра и т.п.

Достоинства метода:

1. Значительно большая скорость процесса, которая легко регулируется изменением тока, поэтому основная область применения создание сравнительно толстых пленок (10-20 мкм).

2. Качество (структура) хуже, чем при напылении, но для тонкопленочной технологии приемлемо.

Применение: изготовление многослойных масок, для повышения проводимости внутрисхемных соединений, для создания жестких и балочных выводов, интегральных микросхем, для золочения корпусов.

Электрохимическое анодирование:

При использовании этого метода происходит окисление метала пленки в тонком приповерхностном слое. Сама пленка как анод, а раствор должен содержать отрицательно заряженные ионы кислорода.

Механизм роста пленки заключается в переносе ионов кислорода через растущий оксидный слой под воздействием электрического поля, возникающего в пленке при приложении к электродам напряжения от внешних источников.

В микроэлектронике путем анодирования получают оксидные пленки из тантала и алюминия. Вначале на подложку термовакуумным напылением наносят пленку исходного метала, которая затем подвергается локальному анодированию. Скорость роста оксидной пленки зависит от природы электролита, условий проведения процесса.

Толщина пленки пропорциональна количеству электричества прошедшего через ванну Q=Jt.

В микроэлектронике на основе тантала и алюминия создаются высококачественные конденсаторы и изолированные слои при многослойной разводке.

Химическое осаждение:

Основано на восстановлении металла из водных растворов их солей. Процесс идет без участия электрического поля. Можно получать пленки как на проводящих, так и на изолирующих подложках.

Получение тонких пленок на ориентирующих подложках (эпитаксия).

Широкое применение получили монокристаллические пленки, выращенные на кристаллических подложках и имеющие решетку, определенным образом ориентированную относительно решётки подложки. Такой ориентированный рост пленок называют эпитаксией, а сами пленки эпитаксиальными.

Если выращиваемая пленка из того же материала что и подложка, то это автоэпитаксия. Если материал пленки другой – гетероэпитаксия.

Для того чтобы был возможен рост пленки необходимо:

1. определенная степень соответствия кристаллической структуры материалов пленки и подложки (то есть равновесное расстояние между атомами и их взаимное расположение в кристаллах пленки и подложки).

2. для того чтобы атомы в зародышах могли выстроиться в правильную структуру, они должны обладать высокой подвижностью (на поверхности), что может быть обеспечено при высокой температуре подложки.

3. структурному совершенству зародышей способствует также низкая скорость их роста, которая достигается за счет малой степени пресыщения пара осаждаемого материала или его раствора (при эпитаксии из жидкой фазы).

Особое значение для ориентированного роста имеют одноатомные ступеньки на подложке, заменяющие зародыш, так как на них адсорбированные атомы попадают в устойчивое состояние с высокой энергией связи (винтовые дислокации).

Газовая эпитаксия:

С остоит в переводе вещества будущей пленки в летучее химическое соединение, доставке этого химического соединения к подложке и разложении его с выделением на подложке атомов чистого исходного вещества.

Ж идкостная эпитаксия:

Выращивание пленки GaAs автоэпитаксией. Количество GaAs выбирается таким, чтобы до температуры раствор был пересыщенным, выше - ненасыщенным. После нагревания до ставят в горизонтальное положение и выключают печь.

Твердофазная эпитаксия:

В основе лежат процессы твердофазного взаимодействия в многослойной тонкопленочной системе, происходящие при изотермическом отжиге.

Молекулярно-лучевая эпитаксия:

Эпитаксия с использованием сканирования луча лазера (графоэпитаксия).