Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 133
Текст из файла (страница 133)
М. Зависимость скорости роста пленки кремнии 'от температуры аои. ложки ири паралитическом разложении силена <З)Й,) (29), кремния воспроизведены на рис. 20 и 2! [37, !2). Для создания изолирующих пленок с помощью разложения можно применить тлеющий разряд: например, кремниевые эфиры могут быть подвергнуты разложению в кислородной плазме. Разряд может возбуждаться высокочастотным способом [38) . 4. Закнюченне .Выше были кратко описаны различные способы осаждения нз паровой фазы.
Для проведения этих процессов часто требуется более сложная аппаратура,.чем для электрохимического осаждения или химического вос. становления, включающая газовые насосы или вакуумные системы, печи для пиролнгических процессов, иногда с быстрым прогревом до очень высоких температур (например, прн разложении толуола илр бенэола для получения углеродных пленок требуется температура 2000 С). Такие температуры часто ограничивают возможность использования определенных материалов в качестве подложек. С помощью описываемых способов достигаются весьма высокие скорости роста пленок (например, при осаждении никеля путем разложения М)(СО)< при 200' С).
При невысоких скоростях осаждения структура пленки обычно носит кристаллический характер (см. рнс. 22); характер структуры при более высоких скоростях в настоящее время являетск предметом днсяусснй. Толстые (до (О мкм илн '.- «)у вч' й мм йуа 4 ф анду гуур Ъямхвуан<рп ммагэлтми м ууг 1 и гу ууу ууу у!к< дру с Тулгмеуулу(ууи грулажми б. Осаждение нз паровой фазы Рнс.
ззэ Структура пленки кремнии, осажденная снесобом пнралититескоге разложении а1иэ нв монокриствлле кремнив (100)г скорость роста — 0,1 д/с, толщине осам. аемпого слов — приблизительно 000 А. Свито в сканирующем электронном минроскопе, Таблица 4 Пленочные покрытия, которые можно получать с помощию реанцнй в паровой фазе*1 Метернел пленочного понрмтнн (нслоднме метернелм) Метод госновноа тнп резинки) А!(А1(в); Ое(Се1з); 8!(8!!з); Соединения элементов 111 — 1Ъ' групп (нодиды) Диспропорпионированне (А+ АВзт~2АВ) Полимеры метнлметакрнлатов, стирала, дмвеиилбенэола, бутлдиеиз, акроленна, епоксндных смол. аллиглнциднловых эфиров (электроннолучевое энспоиирование, фотолнэ, тлеющий разряд) Полнмеризения (А — пАВ) А!(А1С1з); Т!(Т!Вгс); 8п(8пС(е); Та(ТаС1в)! )))Ь()г(ЬС! ); Сг(СгС!з)! 8!(8!Н81а или 8!С!е); Ое(ОеС!е) Восстановление Нг (АХ 'А + НХ) А! О (А!С!з)) Т!О (Т!С(е)! Та О (ТаС!е) 8пОв(8пО,) Окисление н,о (АХ 'АО -1- НХ! более) пленки с монокрнсталлической структурой можно получать, если в качестве подложки также используется монокрнсталл.
Часто высокая температура способствует росту моиокрнсталлнческой пленки, поскольку это повышает степень подвижности атомов на поверхности подложки и тем самым определяет упорядоченность структуры. В табл. 4 перечислены типы пленочных покрытий, которые можно получать способом осаждения из паровой фазы. Эти сведения не являются всеобъемлющими; более подробные данные можно найти в специальной литературе по данному вопросу. Гл. б.
Осажденне тонких пленок химическими методами Продолжение табл, т Мегер»ел пленочного авнрытнв (нсходвыа мвтернвл) МетоД (есневной тнн ревкчнн) 8(вь]4 (из 8(Н« с помощью пиролиза или тлеющего разряда); Т!Ь)(Т(С14); ТаЫ(ТаС14)) 5(С($)С!4 + СЙ4) Нитрирование и т. п. йы» (АХ +Ар(+ НХ) 810в (иэ кремнийсодержащих органических зфироа с помощью пиролнза или тлеющего разряда); ЧЧ(Т(14); РЬ (из снинцово-органических соединений)) Мо(МоС14); Ее[Ее(СО)в]; )ь)([%(СО)4] С (толуон) Я)(8(Н4) МПОв[МП(НОв)а]; ВИ( — трихлороборазол).
Разложение (А — »А+ В) ') лнтервттрв днн нет»в»нага нвтченнн 1(о-(т, 301. в. Гидрофильиыи метод [ы] «) Эффект Лэнгмюра — Блоджетта заключается в способности некоторых нерастворимых веществ с высоким молекулярным весом, содержащих полярные группы, растекаться по водной поверхности мономолекулирным слоем. (Прим. перев.). В 1967 г.
было опубликовано сообщение Холта [1а, 15], о том, что для образования нв поверхности растворов мультимонослоев молекулярных цепей жирных кислот можно использовать эффект Лэнгмюра — Блоджетта '), Некоторые жирные кислоты содержат полярные молекулярные группы, причем одни конец цепочки молекул таких кислот является гидрофиль. ным, другой — гидрофобным. Таким образом, этн молекулярные цепи (макромолекулы) «плавают» по поверхности воды в вертикальном положении. Если на поверхности раствора имеется достаточно плотный слой таких макромолекул, погружение подложки в раствор приведет к образованию на ее поверхности монослоя молекул жирной кислоты.
Гидрофильные концы макромолекулярных пеней будут при этом химически связаны с поверхностью. Такой монослой будет иметь толщину около 25 А. Медленное извлечение подложки из раствора сквозь поверхностную пленку приведет к осаждению друтого монослоя на поверхность подложки, причем грдрофобные концы макроиолекулярных цепей обоих слоев будут связаны между собой. Правильный подбор режимов погружения и извлечения подложки позволит осуществить последовательное наращивание монослоев на ее поверхности.
Приготовленная таким образом пленка имеет толщины от 200 до 20 000 А и обладает хорошими диэлектрическими свойстаамн (аР 6). Было установлено, что у пленок толщиной до 5000 А диэлектрическая прочность составляет величину 2,6 10' В/см. Зги пленки обладают высокой стойкостью. Отметим, что если на поверхность некоторой подложки подобным методом нанесена пленка, она может служить подслоем для последующего вакуумного напыления. Т.' АНОДМРОВАКИЕ (16) А. Введение М+пН,О- МОп+2пН++2пе (в области анода); 2пе+ 2пНе О пН," + 2пОН" (в области катода). Таким обрезом, окисел растет на металлической поверхности анода, а водород вмделяется у катода, Из уравнения видно, что' в ходе процесса присутствует вода. Анодирование обычно производится в водном растворе злектролнта, однако возможно нсзользованне и других сред,.
таких, кан чистые спирты или расплавы солей (например, НаНОе). Таблица 5 Перечень металлов, которые хороюо анодируются с образованием беспорпстых окисных пленок, обладающих высокой адгезней [!2] Отношение юлщкяы к напряженны, А.ГГ Мвкскмельно лестн. жнмея гблщкке кленкк, мкм Металл Алюмнни йе Тантал Ннббнй Титан 3,5 !6,0 43,0 !5,0 (с применением водного раствора электролита) 50,0 (с применением расплава соли ХаС!) 12-30 3,5 1,5 1,! более 1,0 0,12 Цирконий Кремний П ри енектровнте необкоднмо корректнроввть, иначе чвствны окко.
зв будут вновь растворяться е ьвектролкте. Это яввенме позволяет по4учвть декоретквкые поркстые слов любой толщяны. Такие пвенкк вейрнменекы тем, где к анм предьявяяются определенные евентркческве Сребоввкня. 16 з рзз Методы, которые были рассмотрены в предыдущих параграфах, основаны, на различных химических способах осаждениа пленок на подложки нз других материалов.
При этом выбор материалов подложек, несмотря па ограничения электрического и термического характера, остается достаточно широхнм. Из рассмотрения табл. ! видно, что существует еще одна группа доступных методов осаждения пленок окислов, ннтридов н других соединений различных металлов, причем осаждение ведется на подложки из этих же металлов.
Одним из распространенных злектрохимических способов проведения такого процесса является анодирование. Как следует нз наименования, пленка растет на аноде в электролитической ванне. Оснбвное уравнение, управляющее ходом процесса, можно записать следующим образом: Гл. 5. Осаждение тонких пленок химическими методамн Б. Метод форммроааняя Окисные пленки можно изготавливать двумя основными способами. В первом из них (для большинства металлов) при аиодировании асполь. зуется постоянный ток, пропускаемый через рабочий объем, причем толщина пленки пропорциональна времени, а теченне которого пропускается ток. На рис.
23 показан типичный характер зависимости толщины пленки от времени пропускания тока для алюминия и тантала. Разность потенциа. лов между граничными поверхностями раступгей пленки в ее поперечном сечении служит мерой толщины, поэтому вводится веЯ1 личина отношения толщины к напряжению, ~„зйгг значения которой приведены в табл.5.
Из рис. 23 видно, что скорость роста в дан. ных услвиях может быть сравнима со ско- ~~ гтр ростью роста при электрохимическом осажг денни (например, скорость роста окисла на поверхности тантала при плотности тока 2 мА/см' составит 10 А/с; при тех же условиях скорость роста окисла на поверхности алюминия составляет 1! А/с). Толгцн. иу осаждаемой пленки можно увеличивать до определенного предела. Вблизи этого предела в пленке начинают появляться трещины от изгибагощих напряжений или начинается процесс рекристаллизацни. Первое ограничение относится к алюминию и танталу; прн этом максимум разности потенциалов, а следовательно, и максимально достижимая толщина зависит от чистоты подложки, состава электролита н некоторых других параметров.
Появление эффекта рекристаллязацнн также является результатом действия приложенного напряжения. Вса окислы, полученные анодированием, до некоторой степени обнаруживают подобный эффект (А(,Ов, образующийся при напряжении 500 В, будет содержать в структуре до 1оой кристаллических включений), однако особей. иос значение этот факт приобретает при выращивании пленок тантала и ниобия. На рис. 24 проиллюстрирован этот эффект, проявившийся при ЯУ 27 ЗР брлия,с рпе. та. Зависимость толщины пленок влюмииие и теи п е, палтчевиык'впоиировлиием от времеви оевмпепгги.
Плогкость поегапиного токов 2 пЛгепч 452 Реакция в области анода начинает развиваться при большем отрицательном потенциале; для некоторых материалов направление реакции может ие совпадать с анодированием — металл анода может переходять в раствор, или начаться выделение кислорода. Направление, в котором будет развиваться реакция, определяется величиной рН раствора: например, медь можно подвергнуть анодированию в концентрированном щелочном растворе, однако пьлучсиная пленка не будет облазать требуемыми диэлектрическими свойствами.
Существует ограиичеаное число металлов, которые можно анодировать. В процессе анодиропаиия отдельных металлов может оказаться, что образующаяся пленка не обладает требуемыми диэлектрическими свойствамичто вызвано плохой адгезией или слишком пористон структурой окисла. В табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
