Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 122
Текст из файла (страница 122)
гг. Фа«овен диаграмма, ир«взм° аюжая возможность пвлт«сняв авена« различив»о йвзозога состава в зев«самости ет првнеитного содержание «вся«реда в рве«ил«тел»неа «тмесрере ° ог вел«енин приложенного паля. Этн авторы исследовалн ряд окисных соединений, в том числе тантала и кремния, но, возможно, наиболее интересной является система медь— кислород. На рнс.
21 показано, нак зависит образующаяся фаза оэ приведенного поля и процентного содержания кислорода в распылительной ат- О Оа мосфере гкнслород и аргон). Этот рисунок иллюстрирует несколько не- ~В ожиданных результатов. Так, напри- ~ д — ~гаО мер, при более высокой концентрации кислорода образуется не СпО, где со- Си 0 держание кислорода выше, а Сп,О. иг Кроме того, видно, что для нислорода любой заданной концентрации, в том числе для !00ел-го, можно получить любую нз трех фаз (даже металличе- Р 2 сную медь), выбрав соответствующую ф величину приведенного поля. Для е " объяснения роли приведенного поля Перин ~89) предложил феноменоло- 20 ад Ф ОО !00 гнческую теорию, в которой предпола- т» Ог галость что образование материала пленки происходит в газовой фазе, но на очень малом расстоянии от подложки, в слое, который автором был назван «виртуальной тонкой пленкой».
Хотя роль приведенного поля в пасто. ящее время и не совсем ясна, все же можно отметить, что энергия как нейтральных атомов, так и отрицатшгьных ионов, летящих от катода, будет почти пропорциональной величине приведенного поля. Следовательно, это поле сильно влияет иа коэффициент вторичного распыления материала пленин. Предполагается, что бомбардируемая во время осаждения пленка окиси меди будет испускать в основном атомы кислорода, поскольку связь между атомами меди значительно сильнее, чем связь между атомами меди и кислорода.
Измеряя скорости осаждения при различных причеденных полях и концентрациях кнспорода, Перин сумел построить трехмерные «фазовые диаграммы» для ряда окнсных соединений, в том числе и для системы медь — кислород, Гл. 4. Получение пленок методом ноии4яв распыления Детальное сравнение пленон, полученных реактивным распылением, высокочастотным распылением (см. следующий раздел), а также вакуумным в реактивным термическим испарением, провели Крикорнан н Синд (90). Ими исследовались в основном окислы тантала и алюминия.
Характерной особенностью этих исследований является нзучсяяе условий получения монокрнсталлических пленок изолирующих материалов методом реактивного распыления. Установлено, что эпитаксия возможна только в относительно узком диапазоне парциальных давлений химически активного газа. При парцнальных давлениях, меньших минимального давления в этом диапазоне, получаемые пленки не были нн монокристаллическимн, ни изолирующими (обычно оии состояли из двух фаз). При давлениях, превышающих верхнюю границу указанного диапазона, зйу й пленив получались изолирующиии, но уже не эпнтаксиальными.
Это максимальное парциальное давление активного га- МО й за назвали давлением эпитаксии. Анало. з) гичные давления зпитаксии были опрслеч лены как для реактивного испарения, а тзк и для реактивного 'распыления. В результате рассмотрения энергий актявации, необходимых для различного типа процессов роста, был сделан вывод о том, что образование окисной фазы во время реактивного дз 53 2,4 32 распыления происходило почти полЭнергия ионагг ггзгу постыл яа подложке. Тзи, нзпример, увеличение снорости нанесения с норис. вд зазисяиесть счзрастя яане- вышением температуры подложки в слу сеяие яаеяе» смеженных екясзев чае реактивного распыления (см. выше) ярямечяз.
" рассматривалось как убедительное дока. зательство того, что рост -изолирующей пленки на подложке ограиичявзлся скоростью поступления атомов антивиого газа, скорость реакция которьгх с атомами металла увеличивалась с повышением температуры подложки. Дли пленок окиси алюминия, например, наносимых на сапфир прямым (высокочастотным) распылением, скорость нанесения изменялась от 75 А/мии при температуре подложки 375' С до 38 А/мин при температуре подложки 520' С.
Б то же время для пленок окиси алюминия, получаемых на сапфире реактивным распылением в тлеющем разряде постоянного тока, скорость нанесения изменялась от 95 А/мин при температуре подложки 375' С до 145 А/мии при температуре подложки 500' С. Как было показано ранее, скорость нанесении пленок ионным распылением почти не зависит от катодного напряжения в области высоких напряжений, но прямо пропорциональна плотности тока на катоде в широком интервале токов. Примером этому служит рис. 12.
Петерс и %анталл )9Ц показали, что во время реактивного распылеиив (по крайней мере в свучае пленок смешанных окислов свинца н теллура) скорость нанесения пленок фактически уменьшается прн высоких напряжениях нв катоде. Это ил. люстрирует рис. 22, на котором показана зависимость скорости нанесения плевок, отнесенной к единице квтодного така, от энергии ионов, бомбардярующик мишень. Независимыми экспериментамн было установлено, что скорость нанесения линейно возрастала с повышением тока на катоде и слабо зависела от давления распыляющего гааа.
Было также показано. что коэффншгеит распыления материала мишени возрастал почти линейно у. Реантпвпое распыление с увелнченнвм энергнп ионов, по крайней мерц до 3 кэВ. Таким образом, форму кривой на рнс. 22 нельзя объяснить нн аномалней коэффициента распылення, пн обратной дпффузней распыленного материала. Петерс н Мантелл установнлн также, чта относительные количества тепла, выделяемого на катоде н подложке, завнселн от концентрацпн кнс. лорода. Прн более высоких концентрацпях кислорода на аноде выделялось большее количество тепловой энергнн, чем яа катоде.
В зависимости от условнй распылення от 35 до 607» полной подводнмой к системе энергнн не выделялось нн на одном нз электродов, а шло, па-внднмому, на разогрев распыляющего газа. В прнсутстзнн кислорода относительное количество тепла, рассеиваемого н» аноде, прн повышении полной прнкладываемой мощности, также несколько увеличивалось. Все этн данные согласуются с моделью, согласно которой образующнеся на катоде отрицательные ионы ускоряются в катодпом темном пространстве, проходят область отрнца. тельного свеченнн и, обладая значительной энергией, бомбарднруют анод и подложку.
Вообще говоря, за исключением того, что прн реактнвном распыленпв во многнх случаях следует ажндать уменьшения срока службы. датчнков давления. процессы, пропсходящне прн таком распыленнн, пе отлнчзются от процессов прн обычном ионном распылении. Кроме того, если разряд поддерживается с помощью термоэзектронной эмлсснн нз нагреваемаго прямонакального катода, то орск службы такого катода будет существенно уменьшен прнсутствнем в газовой атмосфере хнмнческн активных компонентов, если только нх парцнальное давление пе будет очень ннзкнм.
Важно отметнть, что если прн ионном распыленнн нспольэуется смесь актнвного н инертного газов (см. пансе), то желательно, чтобы онп смешявалнсь перед нх впуском в распылнтельную камеру, Еслн же втн газы впускаются в камеру порознь, в нх парцнальные давлення определяются по цавленню газа в камере, то нх фактическое соотношенне будет эавнсегь от паследовательпостн нх впуска в камеру. Это объясняется тем, что в ннтервале дазленнй, нспользуемых для распылення, скорость откачки большннства вакуумных систем сильно зависит от давления в откачнваемон объеме. Б, Окислы Нзнбольшую часть соединений, получаемых реактивным распыленнем, несомненно, составляют окнслы. Это обусловлено как полезпымк свойствамн окислов многих мегаллоз, так н легкостью, с которой можно проводнть реактнвное распылеппе в кислороде.
Введенпс в распылнтельпую камеру кнслорода оказывает заметное влияние на внд тлеющего разряда з аргопе. В частностн, добавление даже неболыпнх количеств кислорода влняет на разряд так же, как значительное повышение давлення в камере: сокращается темное пространство н уменьшается пмпеданс разряда. Этот эффект объясняется тем, что дрейфовая скорость электронов, двкжущнхса в теыном пространстве, умепывается в ярпсутствнн атомов кнслорода, которые временно связывают электроны я превращаются в пгрпцательные ионы.
В результате вффектнвность абразованнп положительных ионов прв соудареннях электронов с атамамн газа возрастает (см. рве. 1). Другнн следствием присутствия в зоне разряда отрнцательных напав является то. что вокруг анода может образоваться область скоплення отрнцательных напав, аналогнчная оболочке кз паложнтельных яанов на катоде Гл. 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
