Распылительное осаждение (dc shuttering)

Распылительное осаждение (dc shuttering)

Одним из простейших методов распылительного осаждения является (катодное) распыление на постоянном токе (DC spattering). Общая схема установки приведена на рис. ХХХ. Обычно напыление ведут в вакууме 10-1-10-3 мбар. Мишень и подложка выступают в качестве электродов с разностью потенциалов в несколько сотен вольт, между которыми возбуждают плазменный разряд. Мишень выступает в качестве катода, и ее материал подвергается разрушению положительно заряженными ионами плазмы. Распыленные таким образом атомы мишени осаждаются на подложку. При этом разряд в плазме поддерживается за счет ионизации атомов распыляемого газа быстрыми электронами.

Степень ионизации плазмы в этом методе составляет около 1%, что существенно ограничивает скорость роста пленки. Чтобы увеличить степень ионизации плазмы используют принцип магнетронного распыления. Во внешнем магнитном поле движение электрона происходит по спирали, что значительно повышает вероятность ионизации атомов вблизи катода. Это позволяет снизить давление рабочего газа, однако применимость метода магнетронного распыления ограничивается невысокой однородностью травления материала мишени. Установка для распыления на постоянном токе.

Другое ограничение метода распылительного осаждения состоит в требовании хорошей электропроводности подложки. Для осаждения на непроводящие подложки необходимо использовать высокочастотный плазменный разряд, чтобы избежать накопления избыточного заряда на поверхности. Однако применение переменного тока ограничивает скорость роста пленок в связи с испарением атомов с поверхности при приложении обратного потенциала. В этом случае контроль скорости роста осуществляют варьируя площадь рабочих электродов.

Распылительное осаждение широко используют для получения комплиментарных металл-оксидных полупроводников (CMOS) напылением слоев металла. Распространенность этой технологии в первую очередь связана с простотой реализации, не требующей условий сверхвысокого вакуума.

5.Физическое (PVD) и химическое осаждение из газовой фазы (CVD)

физическое осаждение из газовой фазы — технология нанесения покрытий (тонких пленок) в вакууме из паровой (газовой) фазы, при которой покрытие получается путем прямой конденсации пара наносимого материала.

PVD-методы можно разделить на две группы:

1) термическое испарение

2) ионно-плазменное распыление.

При термическом испарении напыляемый материал нагревают до достаточно высокой температуры, при которой некоторые атомы или молекулы приобретают достаточно энергии для того, чтобы разорвать химические связи и покинуть вещество. При этом жидкости испаряются, а твердые вещества сублимируют.

По способам нагрева различают следующие процессы.

1. Термическое испарение (резистивный нагрев) (TVD-процесс). В сверхвысоком вакууме (?1,3 · 10–8 Па) вещество термически нагревается до требуемой температуры испарения, при этом его атомы и молекулы попадают на подложку, где происходит их конденсация.

2. Электронно-лучевое испарение (EBVD-процесс).

На образец металла, служащий анодом, направлен поток электронов с энергией в несколько кэВ, эмитируемых катодом, что приводит к непрервыному испарению атомов.

3. Лазерная абляция (см. импульсное лазерное напыление, PLD-процесс).

Мишень облучается импульсным УФ излучением эксимерного или Nd:YAG лазера. Интенсивность излучения составляет 108–109 Вт/см2, длительность — несколько наносекунд, что достаточно для абляции вещества (металлов, оксидов металлов) в точке нагрева мишени.

Дмитрий Шашин — Магнетронное распыление, как будущее нанотехнологий


Читать еще…

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: