Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 119
Текст из файла (страница 119)
.Стерн и Кзсвел [52], исследуя пленки нихрома, объяснили влияние примеси водорода на скорость осаждения как следствие эффекта «отбирания тока». Предполагается, что ноны водорода, из-за нх высокой подвижности, будут переносить значительно большую часть заряда, чем их относительное количество в газовой атмосфере. С другой стороны, для практических целей коэффициент распыления для водородных ионов можно счктать равным нулю, Следовательно, значительная часть тока определяется в этом случае носителями, которые гу не производят распыления материала мишени.
Подобная аргументация объ. яснила бы и влияние гелия иа око° -гуу рость нанесения. и гу - хзр Механизм влияния кислорода на скорость нанесения пленок совершенно иной. Он был предложен Джоун-УУ сом н др. [55] для случая ВЧ распы- ления 510». Если предположить, что Ь мишень из 510» распыляется слой л за слоем, то это означает, что с мишеии должны последовательно удалятьси слои атомов кислорода и ато- Р мов кремния. Однако если атомы кис- гут 4УУ УУгг лородного слоя, который удаляется Теплелатурп опдлплпгш С распылением, немедленно замещаются атомами кислорода из окружающей экс.!«. залп«джост» скоро«тп пап«- Распылительной атмосферы, то распы. «еппп паллад«попых пленок ог тоы.
ленИЕ, в прииципе, нЕ сМожЕТ Продаипоэптгпы подложки длк эа»лпчпых нуться дальше первого слоя. На ирак. напряжений «ыожеппк па поаложко. тике же этот эффехт имеет насыщение при парциальном давлении кисло. рода порядка 5 10-' мм рт. ст. В этом случае скорость нанесения равна приблизительно половине скорости, полученной при распылении в чистом аргоне, Это означает, что если парциальное давление кислорода будет выше указанного, то распыляемые атомы кислорола будут сразу же замешаться кислородом из газового окружения, и что примерно 50% матерна.
ла мишени распыляется из более глубоких слоев. Если во время распыления металлов на постоянном токе или на ВЧ в распылительной атмосфере присутствует небольшой процент кислорода, то наблюдаются эффекты, подобные рассмотренному для 510« 11271 Описанный выше механизм действителен и в этих случаях, но эффект будет осложняться образованием на поверхности мишени окисного слов, вероятно, с меньшим коэффициентом распыления. 4) Температура подложки.
Некоторыми исследователями сообщалось с сильной зависимости скорости нанесения пленок от температуры под. ложки длн ряда распыляемых материалов, в частности,для 510» [54], арсеннда галлия [25] и германия [24]. Во всех случаях наблюдалось заметное уменьшение скорости нанесения с увеличением температуры подложки. Крикориан и Спид [24] провели прямое сравнение температурных зависимостей пленок германия, полученных как ионным распылением, твк н вакуумным испарением, н пришли к заключению, что оба механизма одинаковы.
Например, для поликристаллических пленок, полученных двумя различными'методамн, была найдена энергия активации, равная О,!2 эВ неза- 426 5. Распылнтельное оборудование и роль параметров нанесения пленок висимо от условий осаждения. Эти авторы установили, что для обоих случаев применим общий механизм температурной зависимости скорости роста пленок. Они также показали, что температурная зависимость скоро. сти роста пленок будет обратной, если пленка наносится методом реактна. ного распыления. В данном случае скорость нанесения увеличивается с по. вышением температуры подложки.
К этому вопросу мы еще вернемся в равд 7. Глэнг и др. [49) обнаружили, что скорость нанесения пленки из полиб. дена прн ионном распылении также зависела от температуры подложки, особенно если пленка во время осаждения подвергалась ионной бомбардировке (распыление по схеме со смешением). Их результаты представлены на рис. 14. Кажущееся увеличение температурной зависимости в условиях нонной бомбардировки является, вероятно, следствием одновременного возрастания скорости нанесения. В. Типы распылительного оборудования Чаще всего для ионного распыления используется система двух пло. скопараллельных электродов. Однако существует еще несколько разновидностей метода, предложенных в основном с целью применения его к области более низких давлений.
При этом исходили из ошибочного предположения, что пленки, полученные ионным распылением при более нивках давлениях, являются более чистыми (см. например, рис. 20). Ионное распыление в тлеющем разряде с термоэмиссней рассмвтрийалось нами ранее; в основе большинства распылительных устройств лежит схема, приведенная на рис. 5 [55[. Используя прямонакальный катод большой площади н давая возможность плазме диффуиднровать из области, ограниченной специальным экраном катода, удается получать однородную плазму на относительно большой площади. Тумбс [56], например, при давлении газа 2 !О-' мм рт. ст.
получил для пленки меди скорость нанесения 400 А(нин и однородность по толщине~20)ьна площадн400см', Аналогичное устройство было также описано Хаосом [11). Система с цилиндрической конфигурацией (в магнитном поле и без него) была рассмотрена ранее, а также в работе [57). В последние годы некоторые исследователи для ионного распыления материалов начали применять интенсивные ионные пучки, а также устройства со вспомогательной камерой, в которой генерируется плазма высокой плотности (токи 50 — 60 А) и откуда диффундирует в главную, распылитель. ную камеру. В результате приложения сильного магнитного поля плазма выходит из иовизвциоиной камеры в виде относительно узкого пучка.
На мишень подается напряжение, ускоряющее ноны до энергий, достаточных для распыления материала мишени [60, 61) Наконец, можно кратко упомянуть о нескольких промышленных установках высокой производительности, описания которых появились в лите. ратуре за последние годы. Конструкции их весьма разнообразны — от одно. камерных систем со встроенными устройствами смены подложек [62) и небольшими ленточными конвейерами [65) до больших систем с несколькими отсеками, позволяющих непрерывно подавать подложки в распылитель.
ную камеру из помещении с атмосферным давленвем. После прохождения ряда отсеков с последовательно уменьшающимся давленнм подложки попадают в распылительную камеру, а выходя из иее, проходят такую же последовательность отсеков в обратном порядке. Перемещение подложен осуществляется непрерывно движущимся ленточным конвейером [64, 65). Гл. 4.
Получение плеяок методом ионного распыления $. ЗАХВАТ ПРИМЕСЕЙ В ПРОЦЕССЕ НАНЕСЕНИЯ ПЛЕНОК А. Общие соображеяяя Относительное количество примеси типа (, (<, захваченное пленкой, определяется выражением а«у< 6= а«у<+ )< (2) где а< — эффективный коэффициент прилипания атомов тяпа ( ао время нанесения; )у< — число атомов тнпв (, падающих во время осаждения иа единичную площадь пленки в единицу времени; )< — скорость нанесения пленки.
Из этого выражения видяо, что есть трн возможных способа уменьшения (<. Например, можно увеличивать скорость нанесения )<. Хотя такой метод повышения чистоты пленок и целесообразен при осаждении некоторых материалов путем испарения илн пиролиза, он в случае ионного распыления используется репко. Существенное улучшение чистоты пленок, получаемых методом ионного распыления, получается при уменьшении м< или (и) А(<. Как а<, гак н А<< будут, вероятно, больше прн ионном раскыленин, чем при щ>угих методах нанесения.
Такая разница, например, для м< объясяяется тем, что при ионном распылении многие из примеспых газов присутствуют ие з виде молекул, а в виде атомов или ионов. Как будет показано далее, известны методы улучшения чистоты пленок уменыпеиием как А<< («ге<черное» распыление),так и м< (распыление со смещением и на переменном тоне).
Способов предотвращения загрязнений плевки иегазообразиыми примесями, прпсутстауюшими в материале катода, до настоящего времени не существует. Обычно при исследовании тонких пленок имеют дело не с непосредственным процентным содержанием в иих примеси, а снекоторымнхарактерпыми физическими свойствами пленок, например, удельным сопротивлением алн коэрцитизпай силой. Поэтому часто бывает более удобно, а также имеет большой фкзический смысл оценивать кая<пый конкретный метод получения пленок с точки зрения этих свойств. В большом числе работ по получению чястмх пленок методом ионного распыления критерием качества пленок яипяется их удельное сопротивление. Поэтому следует указать, чзо при относительно низком содержании примесей удельное сопротивлемие пленок зависит не только от концентрации примесей, но н от структуры пленок, Зто будет показано в разделе по ионному распылеивосо смещением.
Б. «Геттеряое» распылен яе В этом методе используется свойство наносимой пленки активно погло. щать иримесные газы. Многими исследователями было установлено, что чнсзита томках пленок улучшается по мере увеличения их толщины. В уст. ройсзне с геттериым распылением распылщо<цнй газ прежде чем попасть а зину, где расположена подложка, прокоднт над пояерхностыо со сзаже- . освкдвиным мачерналом пленки. Таким образом,.
в простейшем щще систе-. ма с геттервым распылением ирцхстааляет собой катод очень большой пло. щадя и такой же большой держатеиь падложкц, а подложка относбтяльно небедной площади Располагается в самом центре этой системы. Прежде чем атомы цримеон а распылающем газе попадуг а центральную область, 6. Захват прпмееяй в процессе ванеееная пленок опн вскыхвют большое число столкновений с мзтеривлом катода, осаждаемым вэ' различных частях снстемы, в результате чего вероятность нх поглощенвя будет очень большой. Следовательно, в такой конструкция рвспыляющнй газ очищаетсв от примесей незавнснмо от того, присутствовали лн они в исходном распыляющем газе нлп же появились з результате обезгзс жявання стенок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
