1. Реактивное катодное распыление: Отличие метода от физического катодного распыления. Возможности метода. Предложите простейшую схему установки для получения пленок нитрида кремния Si3N4. (оксида кремния SiO2.)
Ведение в состав рабочего газа дополнительного реактивного газа, который дает возможность получать на поверхности материала слой химических соединений (SiO2, Ge и т.д.).
Мишень из Si, газ состоит из смеси Ar и O2, в результате на подложке образуется слой окиси кремния. Так же можно получить нитрид кремния. ( в Ar добавляют тщательно осушенный N -> на подложку осаждается нитрид кремния.)
Недостатки метода – катод обрастает пленкой - > уменьшается скорость нарастания пленки.
Реактивные методы ионного травления.
Реактивное ионное травление, называемое также реактивным ионно-плазменным травлением, осуществляется в реакторах, аналогичных применяемым для ионно-плазменного травления. Однако в реактивном ионном травлении вместо плазмы инертного газа используется разряд в молекулярных газах аналогично тому, как это осуществляется при плазменном травлении.
Особенностями метода являются:
асимметричные электроды (т. е. отношение площади катода к площади заземленной поверхности намного меньше 1);
размещение подложек на запитываемом электроде;
относительно низкие рабочие давления (0,133-13,3 Па).
Каждая из перечисленных особенностей метода обусловливает относительно высокую энергию ионов, бомбардирующих поверхность подложки в процессе травления. Низкие рабочие давления, используемые при реактивном ионном травлении, приводят к необходимости применения более сложных насосных систем и низких скоростей подачи рабочего газа (~10-100 см3/мин при стандартных температуре и давлении). В остальном системы реактивного ионного травления сходны с реакторами для плазменного травления с параллельным расположением электродов.
Реактивное ионно-лучевое травление - самый современный из разработанных методов реактивного травления. Применяемое при этом оборудование сходно с установкой, используемой при ионно-лучевом травлении. Аналогичными являются и рабочие характеристики. Однако вместо инертных газов источником ионов служат молекулярные газы - так же, как в методах плазменного и реактивного ионного травления.
3. Катодное распыление: Упрощенная структура разряда, распределение потенциала вдоль разряда, типы частиц, участвующих в процессе. Особенности потока атомов вещества на подложку (в отличие от термического вакуумного напыления).
Сущность процесса катодного распыления; схема рабочей камеры. Виды частиц в камере катодного распыления и их функции в процессе осаждения пленки.
1 – анод
2 – подложка
3 – изолятор
4 – экран
5 – катод
При достижении заданного давления (1-10 Па) и подаче напряжения возникает тлеющий разряд, состоящий из тлеющей части и темного катодного пространств. Ионы бомбардируют катод, выбивая из поверхности электроны и атомы распыляемого вещества. Электрон, выбитый из катода, ионизирует следующий атом Ar на границе темного катодного пространства.
-
молекула Ar
-
ион Ar
-
молекула распыляемого вещества
-
электрон
Поток атомного вещества имеет особенности: 1) энергия и направление у ударяющегося атома носят случайный характер 2) плотность потока атомов на порядок меньше, чем при термическом напылении 3) энергия атомов на 2 порядка выше 4) больше отношение содержащихся в потоке молекул остаточного газа
Под влиянием этого заряда образовывается дополнительный поток положительно заряженных ионов.
Ионы рабочего и остаточного газов, ионы, распыленные материалом катода приводят к быстрому росту пленки.
достоинства:
материал, распыляемый с поверхности, материал катода может быть
точность толщины пленки больше при введении планетарного движения
точный и постоянный состав осажденной пленки
пленки обладают повышенной адгезией
недостатки:
1) пленки содержат большое количество загрязняющих атомов остаточного газа
2) возможно получение пленок только из проводящего или полупроводящего материала
3) малая скорость роста пленки