Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 120
Текст из файла (страница 120)
Однако этот метод не позволяет избазнтьсв от газообразных примесей материала катода. В экспериментальных устройствах геттерного распыления катод дела. ется ограниченных размеров, з стенки распылительной камеры располагаются возможно блнже к подложке и катоду, но так, чтобы онн не влквлн нэ тлеющий разряд. Компвктная распылнтельная камера небольшон газопроннцае. мости помещается внутрь основной вакуумной камеры Такое устройство обла. дает двумя следующими преимуществамв. Как только в распылительной кемере установится избыточное относительно основной камеры давление, возможноств проникновения з область разряда дзв веров масла диффузионного насоса нлн другкх примесей нэ основной камеры будут значительно уменьшены [66].
Кроме того, еслн внутренняя камера достаточно герметична, то между этой камерой н ос- М' возным вакуумным объемом можно поддерживать с той же целью достзточно большую разность давлений. Другая рве' 'з)зг)'мтчмэ гетмэжяя э~~ особенность методнкн геттерного распыления состоит з том, что ивогдл нсключвют экран катода и проводят распыление катода со всех сторон.
Хотя охлажденне такого катода значительно усложняется па срзвненню с обычной конструкцией, в этом случае пронсходнт весьмз эффектнвкое поглощение причесей, если впускное отверстие для распыляюгцего газа ваходнтся в верхней части кзмеры вблизи осн тзкого неэкранированного катода. Устройство длк геттерного распыления, обладающее перечисленными особенностями, изображено на рнс.!5 [67].
Одной из нзнболее важных деталей этого устройства является заслонка. Без такой заслоняя удовлетвори. тельная работа системы геттерного распыления была бы невозможной. В устройстве, показанном на рнс. 16, очень эффектнвио удаляются примеси, попадающне з кзмеру с распылнтельным газом (в том числе и примеси нз откачкой системы), а прнмесв, сбиваемые со стенок камеры, поглощаются слабее. Выделенве примесей со стенок будет особенно сильным сразу же после включения разряда, в необходимо выждать некоторое время, от нескольких минут до нескольких часов 1в зависимости от общего состояния системы), з течение которого этн примеси еще будут присутствовать в ка.
мере. Заслонку по прошествнв отрезка времени, определяемого нз опыте н достаточного для существенного уменьшения количества выделяемых в снстеме прнмесей, можно будет открыть. Онэ также защищает подложку от загрязнення примесями, прнсутствующнмя на поверхности кзтода или вето прнповерхностком слое.
Опнсанве устройства для гетте).ного распылення было, по-виднному, впервые опублнковано Бергхаузом н Буркхардтом в 1943 г. [68]. Их установка удивительно напоминает систему, нзображвнкую ва рис. 15. Позднее Тьюрер и Хэузер [69, 70] опнсзвя несколько рзчвнчныл вариантов оборудпввння ллв гпгтеряого расвылення. Последнее получило в нкх развнтвв Гл.
4. Получение пленок методом ионного распыления как метод нанесения пленок. Авторов интересовали в основном сверхпроводящне материалы, и им удалось получить пленки ииобия н тантала, критическая температура для которых хорошо согласовалась со значениями, установленными для массивных образцов соответствующих металлов.
В, Ионное распыление со смещением и «асимметричное» распыление на переменном токе Пленки, наносимые ионным распылением, могут, как подчеркивалось ранее, подвергаться повторному распылению. Это происходит либо под действием бомбардировки быстрыми нейтральнымн атомами и отрицательными ионами, выбиваемыми из поверхности катода или из прилегающей к нему области, либо, в случае диэлектрических пленок, под действием бомбардировки положнтельнымн попами, которые могут ускориться по направлению к поверхности пленки в поле достаточно большого отрицательного плавающего потенциала пленки, Когда же на пленку специально подается отрицательный потенциал, то распыление в этих условиях пазы.
вается ионным распылением со смещением (71, 72). Получать этим методом пленки более высокой чистоты можно было бы в случае преимущественного удаления с поверхности осаждаемой н бомбарднруемой пленки атомов большинства примесей по сравнению с атомами основного материала пленки, Оправдается это предположение или нет, зависит от соотношении прочностей связи металл — примесь и металл — металл.
Так, например, распыление со смещением как способ удаления атомов кислорода с поверхности наносимых пленок является весьма аффективным для таких материалов, как тантал, молибден н ниобий. Этот метод не приводит к желаемому результату в случае таких материалов, как алюминий и магний, для атомов которых связь с атомом кнслороаа сильнее, чем связь с одноименным атомом. Первым описанием устройства, в котором на подложку подавала относительно анода отрицательное смещение с целью улучшить чистоту пле.
нок, была, по.видимому, работа Бергхауза и Буркхардта (73). Однако этв авторы ошибочно полагалн, что улучшение свойства пленок происходило вследствие дополнительного разогрева пленок нонной бомбардировкой. Венер в 1962 году 134) описал установку ионного распыления со смещенн. ем, предназначенную для улучшения эпнтаксиального выращивания пленок германия. Летальный анализ процессов, протекающих во время распыления со смещением (на примере тантала), провели в 1966 г. Майосел н Шайбл [741.
В этой работе было показано, что выражение (2) прн подаче на подложку потенциала смегцения принимает вид аг /Уг — (//д) (АЯ-))) В аг йгт-О/4) (АЯ вЂ” и)+/7 ' где А аС /Уг+ В//4 аг Л'~+/(3+())/4 / — плотность ионного тока на подложку; Р— часть этого тока, обусловленная примеснымв ионами; 4 — зарял электрона; 3 — коэффициент распыления дли примесиых атомов, Выводы этой теории сравниваются с экспериментом на рнс. 16. На рис. !7 показано влияние величины смещения на чистоту пленки для раз. 432 й. Захват примесей в процессе нанесения пленок личных количеств примеси в распылнтельнай атмосфере.
Причина увеличения концентрации примеси прн очень малых смешениях в настоящее время не совсем ясна, Однако считают, что крутой спад концентрации примеси справа от максимума, наблюдаемого приблизительно прн 20 В, свидетельствует о начале распыления примесей с поверхности тантала. Увеличение удельного сопротивления при высоких смешающих напряжениях объясняют ростом концентрации захваченных пленкой атомов аргона. Этот вопрос будет рассмотрен в следующем разделе.
Смещение может существенно влиять ие только на количество примесей в пленках, получаемых ионныы распылением, но в на их структуру. Влияние величины смешении на структуру танталовых пленок исследовали грррар уг е ге 'ррргг гррр ггтгг $. и -гпу -гар -дм ьзммглед гг ьытлелидтт Рвс. 18. Сравнение теоретнческов н ввсаернментлльнеа еавнсимщтеа удельиога саирвтпвленнв танталовых пленок от непременна смещенн», подаваемого на водломку при нанесении отак пле- ном Рис.
1т. зависимость удельного сопротивление танталовмк влево» от смещение нв подлодке н от ирокентнагв содерывннв инслорода в раснылитеаьиеа атмосеере прн нанесении вгик плевек. Вратни и др. [75]. Они установили диапазоны смещений, пря которых й-тантал переходит в нормальную модификацию с ОПК структурой (рнс.
!0). Интересно отметить, что авторы исследовали влияние как отрицательного, так н положительного смешений. Кривая в случае отрицательного смещения качественно подобна кривой на рис. 16, а точный смысл кривой для положительного смещения не ясен. Как отмечалось ранее, сколько-нибудь заметное положительное смешение относительно плазмы получить невозможно. Любая поверхность с таким смещением становится просто новым анодом, а первоначальный анод превращается в дополнительный катод.
Возможно, что резкое уменьшение удельного сопротивления прн смещении порядка + 10 В является следствием разогрева подложки, связанного с относительно большим в этом случае электронным током. Здесь следует отметить, что электронная бомбардировка может привести к десорбции поверхностных примесей. Однако этот процесс характеризуется определенной пороговой знергней электронов и по сравнению с ионным распылекием совершенно незффективем. Так, например, для атомов кислорода на поверхности молибдена по- Гл. 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
