Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Они связаны с тем, что при начальных стадиях роста пленка состоит из зародышей и плохо связанных (металлических островков (см. гл. 8). Сопротивление пленки в таком состоянии не подчиняется уравнению (83). Даже когда плевка становится сплошной, она имеет область толщин, где наблюдается изменение удельного сопротивления вследствие уменьшения поверхвостного рассеяния электронов (см.
гл. 13). Более того, при осаждении первых нескольких сотен ангстрем зависимость сопротивления пленки от толщины подвержена влиянию величины пряложенного электрического поля (см. рис. 18 гл. 18). Лишь при больших толщинах уравнение (83). выполняется. При этом для получения толщины пленки необходимо знать величину удельного сопротивления р. Однако зта величина в значительной мере зависит от давления остаточных газов, скорости осаждения и температуры подложки. Поэтому значения толщнн пленок, полученные из измерений сопротивления, редко бывают точными.
Учитывая эти неопределенвости, метод измерения сопротивления используют главным образом для контроля и управления процессом производства пленочных резисторов. В этом случае толщина пленки и постоянство удельного сопротивления имеют второстепенное значение. Основной интерес представляет величина поверхностного сопротивления Рм определяемая соотношением Р = Р,1/и и представляющая собой отношении удельного сопротивления к толщине р/о. При фиксированном отношении 1)ш для данного датчика по измерениям тока и напряжения может быть определено поверхностное сопротивление, и необходимая величина Р„может быть получена безотносительно к изменению р в пленке, поскольку эти изменения можно компенсировать за счет ее толщины. Резисторный датчик обычно включается в одно из плеч мостовой схемы измерения, как это показано на рис.
59. В нро. стейшем виде сопротивление пленки вызывает разбаланс моста и регистрируется самописцем. Когда сопротивление достигает заданной величины, мост балансируется и включается питание соленоида, управляющего засловкой. Поскольку в процессе осаждения сопротивление датчика умеиьшаетсв на много порядков, то соответственно меняется в чувствительность мостовой схемы. Дла устранения этого недостатка Беннет и Флаиаган (332) использовали в плече сравнения переменное сопротивление, величина которого автоматически уменьшалась ступенями при переходе через точку баланса. При этом сопротивление датчика записывалось только в этих точках. Штекельмахер с сотрудниками (333) использовал 10-позиционный потенциометр и изменял сонротнвление в плече отношения.
Потеицнометр в плече сравневвя при этом также управлвлся электродвигателем, и скорость испарении автоматически поддерживалась такой, чтобы мост всегда был сбалансирован (279). Более сложная система контроля была предложена Турнером с сотрудниками (334), которые испольэовали датчик в качестве входного сопротивления усилителе обратной саван. При настоянном напряжении, приложенном к резисторному датчику, выходной сигнав усилители был нро- Гл. 1. Вакуумное ненармш ° порцвонален толщине пленки (предполагается постоянство удедьного ео. противления пленки прн осаждении). Этот же сигнал подавалек ие операционный дяффереициатор, выходной сигнал которого был пропорционален скорости осаждения.
Триггерная схема прекращала процесс осежде. яяя при достижении заданной толщины, при этом с помощью схемы сераокоитроля, управляемой 'сигналом, пропорциональным скорости испарении, можно было поддерживать постоянную схорость испарения. Обычные методы контроля, использующие мостовые схемы в том илк ином виде, являются по существу двухзондовыми методами измерения и /7илгалио иооогоудй олаогзг жолшлолил оолоолгиол доололла ИИаИ алга Рее. бе. Ыостооее схеме аля шнгреве сеерегивоееаз.
поэтому не свободны от ошибок, связанных с сопротивлением контактов и подводящих проводов, Эти ошибки становятся существеинымн, агля измеряемое сбпротявление становятся меньша нескольких сотен Ом. Одвим из сцособов, позволяющих исключить этн ошибки, является использование более сложцой маски для датчика, с помощью которой можно получить резистор с большой длиной и малой шириной [334). Однако при уменьшеняи шарипы резастора определение ее величины по ширине щели э маске становится менее определенным. Действительно, небольшие изменения а зазоре между маской н подложкой датчика приводят к различному рассеянию паров н, следовательно, к изменению ширины осажденного резистора.
Глаиг, Холмвуд и Мейссел [187) сообщила о датчяке, конфвгурацня которого поэволядэ производить четырелзондовые измерения сопротивления и, следовательно, исключить ошибки, связанные.с сопротивлением контактов н подводящих проводов. Конфигурация датчика н блок-схема измерительной цепи приведены ка рас. 60. Датчик состоит кз круглой подложки с четырьмя предварительно ианесеннымв металяическнми контах. тами. Подводна л няы осущаетвляетсв с помощью пружккиых зажимов.
Площадь для осаждеция пленка ограничена центральным отверстием в маске. Контакты амезп лепестки, вытвкутые к центру подложки, н лли. - 7., Аппаратура н методы контроли осаждения пленок елемтор конечной Оеличини >еиилелия Ремо игглолми поверхностного сопротивления пленки определяется нз одного измерения А>ь = 4,63 У/г. Процесс измерения можно упростить, если использовать постоянную величину тока 4,63мА. При этом Реле ткгачи иетгрлеиоео овгиео айг Лом>а ритор показания напряжения на инфра.
вом вольтметре будут численно равны поверхностному сопротивлению. Помимо преимуществ, свя. ванных с четырехзондовыми измерениями, этот тнп датчика обладает н рядом других достоинств. Так например, можно показать, что небольшие изменения в диа- лоточник лоотоллмоео тома ,уреойлазоли- теле Мисорооой Омчьтметр Линер метр метре круговой площади пленки, вызванные неправильной установкой маски или изменением зазора между маской и подложкой, приводят к пренебрежимо малым взменениим показаний. Показания не зависят также от величины давления, приложенного к кон.
тактным площадкам. Этот датчик Резиотолльгй летчик lглоигииь оеатеелмой атеями(л'кг,еи он[ Нанесенные контактно>е ттщтгми применим также для производства полупроводниковых интегральных схем, где круговые пластинки кремния являются стандартными подло>нками с хорошей изоляцией поверхности. Это гарантирует идентичность нормальной подложки и подложки датчика по теплопроводности. теплоте абсорбции н температуре поверхности.
Для автоматнческого прекращения процесса используется выходной сигнал от компэратора, на второй вход которого подается сигнал от селектора конечной величины. Последний представляет собой чстырехзначный двоичнокодированный десятичный ключ, в который может быть введена конечная величина, при которой процесс должен быть прекращен. Обшей проблемой для всех резисторных датчиков является опасность разрушения пленки токовой перегрузкой в начальной стадии осаждения, когда только что установлен электрический контакт между контактными площадями за счет осаждения экстремально тонкой пленки. Для устранения такой опасности Криттевден и Гоффман [3361 оставляли заслонку перед подложкой закрытой до тех пор, пока на подложке датчика не осаж.
далось определенное количество вещества. Таины образом, когда толщина пленки на подложив находилась в области крнтнчесхия толщнн, пленив на нх такова, что они касаются периметра круга, открытого для осаждав. мого вещества. В общем случае, как указал Ван-дер Пау [3361, для изме. рения сопротивления объектов нерегулярной формы с помощью четырен точечных зондов, расположенных по периферии объекта, необходимо имегь по крайней мере два разных значения тока и напряжения. Вследствие симметрии данной конфигурации нет необходимости в циклической перестановке токовых и потенциальных зондов. Для подсоединения, приведенного на рнс. 60, величина Гл. 1.
Вакуумное нспаренне на подложке датчика была уже вне этой областн. Однако этот метод является методом контроля толщнны пленки при условнн постоянства удельного сопротнвлення н ие годится для контроля поверхностного сопротнвлення. Прн нспареннн пленок керметов методом вспышки скорость осаждения довольно хорошо контролируется скоростью подачи нспаряемого вещества. В этом случае можно оценить время, необходимое дла осаждення «безопаспойз толщины порядка 100 — 200 А, и соответственно задержать подачу напряжения на датчик [137). В схеме, предложенной Штекельмахером с сотрудннкамн )333), предусмотрено изменение напряжения моста с тем, чтобы мощность, рассенваемая в датчике, не превосходила 50 мВт.
Точность, с которой может быть получено предварительно выбранное поверхностное сопротивление пленки, составляет 1 — 2)э. Прн этом чувствительность схемы намеренна н схемы прекращения процесса на заданной величине, обусловленной либо сопротивлением сравнения, либо двоичнокоднрованным десятичным ключом, позволяют получить большую точвщ сть. Реальные величины оказываются несколько завышенными. Дело в том, что после того, как управляющий сигнал разрывает цепи нспарителя, процесс нспарення еще продолжается 1но с меньшей скоростью) до тех пор, пока нспзрнтель не остынет.
Наиболее часто используется конструкцня заслонки, позволяющая быстро прерывать поток газа. Однако ей свойственна инерционность, вследствие которой закрытия пе происходит в тот же момент, когда поступает сигнал на соленоид. Имея некоторый опыт, можно предвидеть степень превышения и компенсировать это небольшим изменением величины срзвнення в селекторе конечной величины. Однако сопротивление свежеосажденных пленок легко подвержено нзмененвям прн последующем охлаждении, экспонировании иа воздухе и в процессе отжата.
Следовательно, электрический контроль конечной величины по. верхностного сопротивления может быть очень хорошо установлен н нет необходнмостя учитывать относительно малое увеличение вследствие ука. ванн выше инерционности. оскольку материалы для пленочных резисторов, такие как тантал нлн нихром, часто осаждаются методом ионного распыления, то необходимо иметь в виду, что резнстнвные датчнкн, эксповнрованные в тлеющнй разряд, подвержены изменениям, которые трудно заранее предвидеть.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
