Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 123
Текст из файла (страница 123)
Получение пленок методом ионного распыления гВ ал ВВ ВВ УВВ ьараргниние ниарарара, I Роль такой области в процессе реактивного распыления точно не установлена, но некоторые исследователи считают, что она представляет собой важную зону в системе реактивного распыления [92[. Более подробное рассмотрение влияния электроотрицательиых газов на тлеющий разряд проводится в работе [7). Было установлено, что в случае большого числа окислов для того, чтобы реакция при распылении протекала полностью, не обязательно проводить распыление в чистом кислороде. Распыляющий гзз, состоящий полностью нз аргона н лишь 1 или 2ев кислорода, может дать тот же результат, что и чистый кислород (см., например, рис.
21). Поддерживая про- центйое содержание кнслорода ми. ч нимально низким, вплоть до необ- пялнаикагниа ходимого длв полного окисления 'м„яуВ ниенна осаждаемой пленки, можно поо Вм ва лучить значительное увеличение скорости нанесеннв. Типичный прн. мер этого явления, приведенный к а г г т е работе Валетты и др., показан на рнс. 23 [93[. Аналогичные резуль- 6 таты для реактивного распыления Б окиси тантала получил Врзтни [94[. В Он установил, что скорость напеть сенна пленок уменьшалась от 100 до 1 А/мнн, когда парциальное рнс. ЕК Заенскмость скорости нкнесеннк даздюше Кнсдпрпда В аргппс пленок э!От методом Реектккного Раснмле- давлением 2 10-т мм рт.
ст. нанна от нрокектного содержлнна кислорода 1 10 †' 1 1О-т о раснмлнтельноа атмосфере. менялось от 1 10-' до 1 1 -т мм рт, ст, Однако, кзк показано, например, Джексоном н др. [95[, такая зависимость не всегда справедлива. Этн авторы установили, что при постоянных давлении газа и плотности тока скорость нанесения пленок смешанных окислов на основе свинца и титана была по существу одной и той же, независимо от того, использовался чистый кислород или же его смесь с инертным газом. Так как, по-видимому, имелись другие преимуществе, связанные с применением чистого кислорода, ему в данном случае и было отдано предпочтение.
Например авторы указали, что нельзя получить высший окисел, если не проводить распыление в чистом кислороде. В противоположность этому Валетта и Плискнн [96[, исследовавшие окисныс соединения марганца, установили, что на скорость нанесения и на стехиометрию пленок состав рабочего газа (при содержании в нем кислорода больше 1ев) влиял очень слабо.
Стехиометрнческнй состав пленок зависел в основном лишь от температуры подложки. Так, при температурах подложки ниже приблизительно 330' С получалась сравнительно низкоом. ная фаза МпОт, а при температурах выше указанной — высокоомная фаза Мп,О,. Низкое качество пленок получалось обычно в случае высоких скоростей нанесения и (нли) при низких температурах подложки. Вообще, реактивным распылением были получены пленяя большого числа окислов металлов К наиболее ранним исследованиям относится работа Хайзингера и Кенига [97[, которые получилн окислы алюмнння, кадмия, титана, кремния и торна. Были получены пленки других окиснйх соединеяий, таких как окись олова [9Щ, смешанные окислы на основе свинца и теллура [99[, двуокись ванадия [100), а также пленок различных стекол [101[ и кервмнк [102[.
Недавние работы содержат ряд весьма интересных, данных относительно влияния типа подложки на скорость навесе. 7. Реактивное распыление ния пленок. Например, скорость нанесения алюмосилнкатного стекла на подложку из листового молибдена составляла 0,07 А/мА мин, а на подложку из монокристаллического сапфира — 0,64 А/мА мнн. Объяснения такого необычного влияния подложки к настоящему времени, по-видимому, нс найдено, Ряд окислов, в том числе окислы индия, тантала и олова, исследовали Холланд и Сиддалл [!03]. Смит и Кеннеди [104] изучали воэможности применения различных окнсиых пленок, полученных реактивным распылением, в качестве диэлектриков в конденсаторах.
Изучались окислы кремния, тантала, ниобия, циркоиия и титана. Голдстейн и Леонард [105] в аналогичных исследованиях расширили круг таких материалов„ включив в него окислы гафния, лантана н нттрия. В. Другие соединения Помимо кислорода наиболее часто в иачестве активного газа при реактивном распылении попользуется азот. Так, например, широко исследовалась система тантал — азот из.за ценных свойств пленок тантала, легированных азотом [106, 107]. Представляют интерес как растворенный в тантале азот, так и иитриды тантала. Обычный метод измерения процентного содержания азота в пленках системы тантал — азот заключается в установлении определенной концентрации азота в рабочей атмосфере. Подобным же образом, хотя н в меньшей степени, исследовалось соединение титана [108]. За последние годы значительный интерес привлекла к себе система кремний — азот нэ-за весьма важных свойств ннтрида кремния, используемых в интегральных схемах.
Было установлено, что, в отличие от упомянутых выше соединений тантала или титана, для получения высококачественных пленок нитрида кремния необходимы низкие давления распыляющих газов. Следовательно, в этом случае необходимо использовать либо тлеющий разряд, поддержйваемый термоэлектронной эмиссией [109], либо высокочастотное распыление [110]. По.видимому, для распыления будет достаточным давление ниже (6 †) 10-' мм рт.ст.
Для получения хороших результатов, в противоположность случаю системы кремний — кислород, распыление нужно проводить в атмосфере чистого азота. Вероятно, это объясняется тем, что для образования ингрида кремния необходимо присутствие атомарного азота, поскольку хемосорбции молекул Мэ на кремнии не происходит. Основными частицами в плазме вблизи подложки яв. лаются ионы Мэ+, Ионы М+ образуются главным образом в темном пространстве [11 Ц или путем диссоцнацни Мэ+ прн ударе о поверхность катода. Следовательно, атомы азота могут попасть на подложку только тогда, когда оин либо распыляются с поверхяосги мишени, возможно, из слоя ингрида кремния на поверхности мишени [109], либо отражаются от мишени после прохождения темного пространства.
В обоих случаях атомы азота, падающие на подложку, должны испытать относительно небольшое число столкновений на пути от катода к подложке. Возможно также, что некоторые быстрые молекулы Мэ внедрнются в растущую пленку н остаются в ней в виде газовых включений [112]. Было установлено, что на качество пленок ингрида кремния, кроме давления распыляющего газа, существенно влияет н скороегь нанесения пленок.
Лучшие пленки получались при макСимальной мощности, подводи. мой к системе, т. е. при максимальных скоростях осаждения. Это иллюстрирует, например, рис. 24. На этом рисунке низкая скорость травления пленок означает их большую плотнесть и, следовательно, высокое начество. Значительно более высокую химическую активность кислорода в сравнении Гл.
4. Получение пленок метелям мнимого расмылення 1Ю др + 1 М эФ 2Р ч сг улэ „,Д ядчама э мвцноать', десне с азотом по отношению к кремяню показали исследования, в которых к раснылнтельной атмосфере азота добавлялись различные колвчестэа кнслородв. Было обнаружено, что только при 2чз.ном содержании кислорода плевки состояли яэ смеси патрика в окнсла, а прн содержания кислорода в азоте, болынем 6[ь, в полученных пленках азота не было найдено вообще [! [3[, Исследовалось также нрнменеяне в качестве реактивного гээа прн получении пленок нитрида кремння вместо азота аммиака [[!4].
В этом слу. чае, в отлнчне от раснылення в азоте, оказалось возможным добавлять в распылнтельную атмосферу относительно большие количества зргона, не изменяя стехнометрин получаемых пленок. Тэк, например, в атмосфере эргона, содержащей всего 27э аммиака, получались пленки, состоящие а э мм основном нз ннтрида кремния, а для г-гзп г получения чистых пленок нятриаз кремннв в распылнтельной атмосфере было достаточно бтэ аммиака.
В протнвоположность этому пленка, ячюФВ'Рты полученные распылением мяшени нз кремния в атмосфере, состоящей яз Ьтэ азота п 95')эвргона, былн но суЛвэмэч» тягл ществу нз чнстого кремння. Эта по- 'Ф"М вышенная активность аммиака объясняется большей коицентрацней но. нов Хч прн разряде в прнсутствпи аммнакз. Основной недостаток пленок витридэ кремния, полученных реактивным распылением в аммиане, заключается в том, что онн годер.
эвс. зк вттээч аэлээламва мамээстэ жзт примесь водорода, которая может влиять яа некоторые днэлектрн. ческне свойства этвх пленок; Есян приняты меры к предотвращению утечки токснчных газов в ат. мосферу лаборатория, то в распылительпую камеру можно ввоцнть многне элементы в анде водороднык соеднненнй. Например, Лашпмаван я й[нтчелл [!)б[ нолучалн пленки сульфндов таках метэллов,'как кадмий, свинец, медгь олово н молнбден путем нх реактявяшо распыления з втмосфейе Нэ$. Подобным же образом для реактивного распылення можно попользовать н углерод, вводя его в виде метаяа.
Это было проделано, напрнмер. в случае получення пяевок системы тантал в углерол [!06[. В плевках, наготовленных таким образом, почти наверняка будет присутствовать н водород, есля пэлько во время нанесения не будет достаточно высокой темпе. ратура поллоягнн и [пли) не будут чснозьзованы определенные пренмущества ночного распыления со смещением. .
Помпей [92[ предложил необычную методнку. с помощью которой мож. но проводить реактивное распыление большого чнсла разлнчяых матерна. лов. К ням относятся соединения серы, селена, теллура, фосфрра, мышьяка, сурьмы, висмута. Чтобы понять зту методику, необходимо сначала сказать несколько слов о технологии, названной чхнмнческвм распылением». Вто не совсем удачный термнн, поскольку обозначаемый нм процесс не имеет, на самом деле, ничего общего с распыленнем.
Чтобы проводнть кнмяческое распыленне, соответствующий материал помешают в разряд низкого дээлення в атмосфере водорода Тогда ионы водорода вступают в реакцню с поверхностью этого материала н образуют водородное соединение. 8. Вмсввачвстетиве рвсвывепве Это соединение имеет относительно высокое давление пара; поэтому мо. лекулм еееднненин диффунднруют нз области разрадной камеры, где находится «респыляемый» магернал, и в кшще концов разлагаютса иа водород и соответствующий элемент в той части камеры, где плотность ионов лостаточпо низка. Зтот процесс не обладает ни одним нз характерных свойств, присущих нанесению пленок методом реального ионного распыления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
