Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 136
Текст из файла (страница 136)
По. атому последующие рассуждения касаются исключЪтельио стекол, поли и монокристаллических керамик, полупроводников н металлов, '1 ..Введение Таблица 1 Требования к подложкам и соответствующие обоснования Атомарно-гладкие поверх- ности Высокая ность теплопровод- к Для предупреждения дробления подлбжки. илн напряжений в ней вследствие внезапных больших изменений температуры Подложки во время таких операций как сварка ,Высокая стойкость термоударам Отсутствие пор Высокая температура ре- кристаллизацни Инертность н реактивам, используемым при обработке Высокие объемное и поверхностное удельные со- противления Коэффициент термического расширения, согласующийся с коэффициентом пленки Высокая механическая прочность Необходимы прв изготовлении прецнаиои.
иых конденсаторов и резисторов. Обеспечивают низкие коэрцитнвные силы и угловую дисперсию в магнитных пленках. Несовершенства характеристик подложек часто передаются в эпитакснальные пленки и выращенные окислы Использование в качестве травителя плаввковой инслоты. Она реагирует с большинством силикатных стекол Для сведения к минимуму ухудшения характсрнстин компонентов, связанного с миграцией ионов, обеспечения стабильности ~рн изменении окружающих условий н обеспечения инертности при обработках, включающих высокие электрические полн Для обеспечения контроля температуры иа поверхности во время обработки н высокой плотности номпоневтов из.за возможности отвода тепла Для уменьшения напряжений в пленке, обусловленных разностью коэффициентов термического расширения Для протяводействия напряжениям в подложке в процессе обработки и сборки и получения сложной формы, включая отвар- стия Для сведения к минимуму обезгажнванйя во время вакуумного распыления и умень- шенин загрязнения пленки окклюднроваяными примесями Для предупреждения изменений поверхностной струнтуры металлических подложек при полировках н вэаиыной диффуэии через границу металл — подложка, если температура полировки приближается к температуре рекристаллнзации Гл.
6. Подложка для тонких пленок Продолжение табл. Для обеспечения соответствующей сорти. ранки я загрузки в автоматическое абраба. тывающее оборудование и блоки подложек Хорошие размерные допуски: малое коробление вознистость поверхности, не превышающая 25,4 мкм Чтобы обеспечить на поверхности условии, необходимые для точной регистрации формы образцов методами фото. и механической маскировки Хорошая плоскость Для получении возможности уменьшения в размерах бадьи~их подложек после обра- ботки Хорошая податливость царапанью, разрезанию и модулеразделительиые свойст- ва Приобретает особую важность там, где дискретные пленочные компоненты замещают неаленачные Низкая стоимость 2. МАТЕРИАЛЫ ПОДЛОЖЕК А. Процессы изготовления подложен Подложки изготавливают либо в виде пластиион определенной формы с контролируемыми допусками, либо их отделяют от большой пластины В ФОРМЕ МОДУлей соответствующих размеров. Методы изготовления подложек, помимо основной технология, различаются своими допусками, характеристикой поверхности н стоимостью.
Для изготовителей тонких пленок процессы, формирующие подложки, интересны лишь постольку, поскольку они определяют некоторые из их свойств. Материал, представленный в этой главе, ие претендует на .полноту. В ряде книг [1-3) он изложен значительно подробнее. !) Стеклянные подложки. Стекла обычно производятся смешиванием сырых материалов на одном конце конвейерной печи и выгрузкой рас. плавленного стекла на другом. Оптимальные условия плавления н изготовления зависят, в основном, от вязкости стекла. Существуют методы апре.
дезения температур, при которых стекла имеют определенную вязкость. Для ряда обычных стекол этн данные приведены на рис. 1. Большинство процессов стеклаобразавзиия начинается прн «точке текучести», равной температуре, при которой вязиость стекла имеет величину !О' П. Точка текучести, не признанная стандартной, также показана иа рис. 1. Точка размягчения есть температура, прн которой стекло деформируется под собственным весом. Мягкие стекла имеют большой темпера.
турный интервал между точками текучести я размягчения н, как говорят, должны иметь «длительный интервал обработки». Оин легче в обработке, чем ал|амоснликатные стекла. Плавленый кремнезем практически имеет «короткий интервал обработки», хотя температурный интервал между точ. 2. Материалы подложек канн текучести н размягчения у него веляк. Причина его высокой рабочей температуры заключается в том, что при остывании кварца вязкость увеличивается быстро н это делает трудными обычные операции обработки. Стекла, содержащие окислы щелочных металлов, такие, как натрий. кальциевое стекло, могут быть вытянуты при средних давлениях и отожжены при довольно яизких температурах (700 — 1000'С).
Изменение толщины для тонких слоев стекла (до 1б мм) может быть достигнуто регулированием скорости вытягивания. Более толстые стекла (до 6 мм) требуют шлифовки я полировки, что нарушает поверхность. Альтернативным методом является вытягивание расплавленного стекла по слою расплавленного олова [4]. Пересекая ванну с оловом, стекло теряет тепло н твердеет, приобретая плоскостность и гладкость расплавлен- М ного олова. Метод «вытяжки по олову» или «горячей полиРовки» позволЯет обРабатывать ес Ух стекла определенного состава толщиной до 6 мм. Вязкости боросиликатных ч стекол (5, б иа рис, 1) в интер- 4 вале обработки достаточно бы- ~ 8 стро не изменяются.
Контроля толщины слоя за счет скорости вытягивания осуществлять нельзя. В этом случае ленты раплавленного стекла необхолимо пропустить между соответ- ФЗР ОПО ООО «ООО УГОР Гадз г«ляеунглухеь 'с Рнс. Ь Знннснмость вне«осте «омпер«ее«нн стенол от температуры. Номере отнес«тон н стеклам, приве ленным в табл. 3. ствуюшимн валнканн. Однако из-за изменений составл стекла н скоростн охлаждения на поверхности стекла часто образуются линии вытяжки (эффект «апельсиновой кожуры»). Это явление может быть устранено введением таких дополнительных технологичесих операций, как шлифовка и по.
лировка. Модифицированные бороснликатные стекла (!8, 14 на риш 1) хотя и имеют более крутые кривые вязности и более пригодны для вытягнза. ния, однако нх применение создает ряд проблем: высокие удельные сопротивления и вязкости затрудняют регулирование нх тепературы резистивным нагревом. Отжиг таких стекол также затруднен. Такие стекла имеют волям стость, напряженна, включеяия газов н подвергаются растресниваиню.
Одяако, вследствие того, что боросиликатные стекла имеют много ценных свойств, в настоящее время они ивляются наиболее широко используемым материалом для стеклянных подложен. Хотя наиболее распробтраненным типам подложек для тонких пленок являются плоские стеклянные пластины, однано наряду с ними определен. ные применения находят и цилиндрические стержни. Стеклянный стержень получается вытягиванием с постоянной скоростью через калибр.
1(иаметр калибра мал в сравнении с площадью, через которую вытягивается листо- Гл. 6. подлвздпи длд тоикйх пленок Пенял ! Снешидание ! овернсггна Пйессе3а~Ше лгхтисна гге анен аттънеи гэаннА' оггшна Пис гааеЕ литое пнаставния итлнеэни (еыааглиаание, лренитна, 'а оушна нагана егя ия гое рмо! преаааиителэчэги нигнетенлеиагпуякРйртнгие иля уиаленггя сеягни ! Вь еенгтенле~атулнее сленани е ! ФжАггввФние1 ! если нееанеаинл Пвртдввгйигввяие те~нееелаеатна нетеаг Еугтэ еткнлоная «ли нинеиниииеная с Фниваииеи ансанатенлеггатулнеге сненания Ркс. З. Процессы вэготовкоквк корвввкесков волкомкв. должен быть сначала отформован и спечен с требуемыми допусками.
Допуски зависят от выбранных методов формовки, и, следовательно, обуслов. лнэают различные возможности получения подложек разной формы и с различными физическими свойствами. Обычно для керамических подложек применяется сырье в виде очищенных окнсных порошков, которые смешиваются, перемалываются и затем разбавляются органическими номпо. центами, действующими в качестве пластификаторов, связок или смазок. Последовательность операций для трех различных методов получения керамических подложек показана на рис. 2. Эти методы, их прецмущества и ограничения, кратко рассмотрены в следующих параграфах.
а) Прессованне порошка. Длн образования плотного тела сухой или слегка увлажненный порошок прессуют в стойкой к потиранию форме прн достаточно высоком лавлепии )500 — ) 400 кг/смк). Этот процесс допускает быстрое или автоматизированное производство иэделий с приемлемыми вое стекло, и поэтому ряд стекол, которые не могут быть получены в форме пластин, изготавливается в форме стежней. К ним относятся алюмоснликаты )8 на рис. Ц, являющиеся обычным материалом для лабораторных изделие.
2) Подложки из поликристаллнческой керамики. В отличие от стекол, керамические материалы не позволяют широко применять такие обработки, как прокатка и вытягивание из расплава. Каждый кусок керамики , 3. ййатериалы подложек допусками, поскольку усадив при спекании мала. Этот. способ имеет недостатки, заключающиеся в том, что отверстия нельзя размещать достаточно близко к краям. Изменения давления, возникающие нз-за неровного заполнения длинных и сложных форм, приводят к дефектам типа неоднородно.
сти свойств и чрезмерного коробления. Как правило, прессованне порошнов не рекомендуется применять для изделий с площадью большей чем 38 см'. б) Изостатическое прессованне. В отличие от сухого прессования, в этом методе к порошкам прикладывается однородное давление. Порошки загружают в эластичный контейнер н помещают в камеру, иоторую сначала откачивают, а затем заполняют жидкостью (вода или глицерин), К жидкости прикладывают давление от 350 до 700 кг/смт и получают однородно спрессованное изделие. Скорость изготовления этим способом 1000 — 1500 изделий в час. Важным преимуществом этого способа прессавзння является возможность изготовления изделий с относительно большим отношением длкны к ширине. Например, могут быть изготовлены цилиндры диаметром 35 си и длиной 60 см. Поверхности, которые контактируют с эластичным контейнером, должны быть хорошо обработаны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
