Конспект лекций, страница 2
Описание файла
Документ из архива "Конспект лекций", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технология и оборудование микро и наноэлектроники" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "технология и оборудование микро и наноэлектроники" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Конспект лекций"
Текст 2 страницы из документа "Конспект лекций"
Технологический маршрут нанесения тонкопленочных покрытий состоит из следующих операций:
1) проверки работоспособности оборудования (наличия рабочих материалов, газов, герметичности вакуумных камер);
2) загрузки подложки из атмосферы в вакуум и ее перемещения в рабочую (технологическую) камеру;
3) подготовки поверхности подложки (нагрева, очистки, активации);
4) выхода на заданные режимы работы источников нанесения тонкопленочного покрытия;
5) напуска рабочего газа (если необходимо);
6) осаждения тонкой пленки;
7) стабилизации и контроля параметров пленки (нагрев, отжиг и др.);
8) выгрузки обработанных изделий.
Осаждение тонких пленок в вакууме включает три этапа: генерацию атомов или молекул, перенос их к подложке и рост пленки на поверхности подложки. Состав и структура пленки зависят от исходных материалов, метода и режимов нанесения, обеспечивающих необходимый энергомассоперенос материала.
В Табл.6 представлена классификация методов нанесения тонких пленок в вакууме, в основу которой положены физические принципы генерации и переноса потоков атомов или молекул, способы реализации этих принципов и конструктивное исполнение.
Основными технологическими режимами нанесения тонких пленок в вакууме являются: давление в рабочей камере pвак (остаточных газов - вакуума) и pр.г. (рабочего газа - инертного, химически активного, смеси газов), Па; температура подложки (изделия) Tп, К; максимальная скорость осаждения пленки Vоmax, мкм/с; энергия осаждающихся атомов, молекул, ионов и кластеров E, эВ; доля ионизированных частиц Kи.
В приведенных в Табл.6 формулах использованы также следующие обозначения: pнас - давление насыщенного пара, Па; M - молекулярная масса испаряемого материала, кг/кмоль; Tисп - температура испарения, К; Fи,р - площадь поверхности испарения или распыления, м2; d - расстояние от источника до подложки, м; - плотность осаждаемого материала, кг/м3; jи - плотность ионного тока, А/м2; S - коэффициент распыления, атом/ион; qдоп - допустимая плотность потока энергии на поверхность конденсации, Вт/см2; Eопт - оптимальная энергия осаждающихся частиц, эВ; pi, i и Mi - соответственно парциальное давление (Па), плотность (кг/м3) и молекулярная масса (кг/кмоль) осаждающихся из газовой смеси компонентов n.
Условные обозначения методов приняты с целью использования их в базах данных и автоматизированных экспертных системах, необходимых для повышения уровня информационного обеспечения разработок и исследований в области технологии тонких пленок.
Осаждение тонких пленок в вакууме методом термического испарения D0 осуществляется путем подведения к веществу энергии резистивным D00 (прямым D000 - D002 и косвенным D003) и высокочастотным D01 нагревом, электронной бомбардировкой D02 , электронно-лучевым нагревом D03 и нагревом с помощью лазерного излучения D04. При температуре вещества равной, либо превышающей Tисп частицы покидают испаритель, переносятся в вакууме на подложку и конденсируются на ее поверхности в виде тонкой пленки.
Если помимо физических процессов, происходящих во время осаждения тонкой пленки, при напуске в рабочую камеру реактивного газа, в пространстве между источником и подложкой или на поверхности подложки протекает химическая реакция, то соответствующий метод называется реактивным D___R. Например, для получения пленок нитрида титана 2Ti + N2 = 2TiN.
6. Методы нанесения тонких пленок в вакууме
Принцип | Метод | Тип | Код | |
1 | 2 | 3 | 4 | |
Осаждение D0 | Резистивный | D00 | Проволочный | D000 |
термическим испарением | Ленточный Сублимационный Тигельный Реактивный | D001 D002 D003 D00_R | ||
ВЧ-нагрев | D01 | Тигельный | D010 | |
| Со стартовым элементом Реактивный | D011 D01_R | ||
Электронный | D02 | Тигельный | D020 | |
|
| Проволочный Штабиковый Реактивный | D021 D022 D02_R | |
Электронно-лучевой | D03 | С пушкой Пирса | D030 | |
| С аксиальной пушкой Многотиглевый Реактивный | D031 D032 D03_R | ||
рвак=10-10 Па; | ||||
ТП=373-973 К; | Лазерный | D04 | Твердотельный | D040 |
=0,1-1,0 мкм/с; Е=0,1-0,3 эВ; |
| Непрерывный СО2-лазер Реактивный | D041 D04_R | |
КИ=0 | ||||
Молекулярно-лучевой | D05 | Эффузионный (ячейка Кнудсена) | D050 | |
| Капиллярный | D051 |
1 | 2 | 3 | 4 | ||
Осаждение D1 | Ионно-плазменный | D10 | Диодный на постоянном токе | D100 | |
Ионным Распылением рр.г.=10-510 Па; |
| Диодный ВЧ Трехэлектродный Магнетронный на пост. токе Магнетронный ВЧ Магнетронный с ЭЦР Реактивный | D101 D102 D103 D104 D105 D10_R | ||
ТП=293-693 К; | Ионно-лучевой | D11 | С горячим катодом | D110 | |
Е=3-5 эВ; КИ0,01 | С холодным катодом Реактивный | D111 D11_R | |||
Осаждение D2 | Лазерный | D20 | Импульсный | D200 | |
взрывом |
| ||||
Электронно-лучевой | D21 | Импульсный | D210 | ||
|
| ||||
Электроразрядный | D22 | Конденсаторный | D220 | ||
рвак=10-10 Па; ТП=293 К; мкм/с; Е=1-1000 эВ; КИ=0,1-0,5 | |||||
Осаждение D3 | С холодным катодом | D30 | В парах катода | D300 | |
дуговым разрядом | В парах катода и анода Реактивный | D301 D30_R | |||
рвак=10-10 Па; | С горячим катодом | D31 | В парах анода | D310 | |
ТП=293-693 К; =0,1-50 мкм/с; Е=0,1-10 эВ; КИ=0,2-1 | В парах рабочего газа Реактивный | D311 D31_R | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
Ионное D4 | Термо-ионный | D40 | Диодный | D400 | |
Осаждение |
| С потенциалом смещения Реактивный | D401 D40_R | ||
Ионно-плазменный | D41 | Диодный | D410 | ||
|
| С потенциалом смещения | D411 | ||
Ионно-лучевой | D42 | С горячим катодом | D420 | ||
рвак=10-10 Па; рр.г.=10-10 Па; |
| С холодным катодом | D421 | ||
ТП=293-493 К; | Плазмотронный | D43 | Торцевой дуговой с горячим | ||
=0,1-50 мкм/с; Е=Еопт100 эВ; КИ=0,1-1 | катодом сильноточный - Торцевой дуговой с горячим катодом холловский - Торцевой дуговой с холодным катодом - С замкнутым дрейфом электронов - Импульсный с эрозией диэлектриков - | D430 D431 D432 D433 D434 | |||
Химическое D5 | Из газовой фазы | D50 | При высоком давлении | D500 | |
осаждение
|
| (AP CVD) При пониженном давлении (LP CVD) Газофазная эпитаксия Термическое окисление | D501 D502 D503 | ||
Плазмо-химический | D51 | Безэлектродный ВЧ | D510 | ||
рр.г.=10-10 Па; ТП=293-1793 К; =0,01-1 мкм/с; Е=0,1-10 эВ; КИ=0 |
| Диодный на постоянном токе Диодный ВЧ С фотонной стимуляцией | D511 D512 D513 |
К достоинствам метода осаждения тонких пленок термическим испарением относятся высокая чистота осаждаемого материала (процесс проводится при высоком и сверхвысоком вакууме), универсальность (наносят пленки металлов, сплавов, полупроводников, диэлектриков) и относительная простота реализации. Ограничениями метода являются нерегулируемая скорость осаждения Vо, низкая, непостоянная и нерегулируемая энергия осаждаемых частиц E.