Коэффициент распыления необходимо рассматривать как
случайную величину, обладающую определенными статистическими характеристиками.
Как следует из таблицы, увеличение коэффициента распыления возможно за счет
увеличения как энергии ионов, так и молекулярной массы газа, в среде которого
происходит распыление (Аг, Кг).
Увеличение давления рабочего газа повышает
вероятность столкновения распыленных атомов с молекулами газа, в результате
чего часть атомов не приходит на подложку, а рассеивается в объеме камеры или
возвращается на мишень. При этом скорости распыления и осаждения падают. Таким
же образом влияет на эти параметры увеличение расстояния L от катода до подложки. Минимально допустимое
значение L должно несколько превышать ширину темного катодного
пространства dК, иначе вероятность ионизирующих столкновений вторичных электронов резко
уменьшится и разряд станет нестабильным. В то же время высокая энергия
электронов вблизи границы ТКП приводит к тому, что интенсивность бомбардировки
поверхности подложки повышается и она разогревается, результатом чего является
снижение скорости осаждения, а в ряде случаев - возникновение нежелатель-ных
радиационных нарушений поверхностного слоя. На практике расстояние L подбирают
экспериментально.
Из сказанного следует, что массовая скорость
распыления вещества катода, т.е. количество вещества в граммах, распыленного с
1 см2 катода в 1 с, определяется для аномально тлеющего разряда
выражением
w=k(u-uНК)J/(pL) (5)
где и—напряжение «анод—катод»; иНК—нормальное
катодное падение напряжения, при котором распыление пренебрежимо мало;
J—плотность разрядного тока; р—давление рабочего
газа; L— расстояние «катод—подложка»; k—постоянная, зависящая от рода газа и материала
катода.
Из проведенного анализа ясно, что все
технологические параметры распыления (и, иНК, J и р) функционально связаны друг с другом и выбор
одного из них однозначно определяет значения других. Это положение
иллюстрируется рис. 14, на котором представлены рабочие участки вольт-амперных
характеристик разряда при различных давлениях рабочего газа, а также
нагрузочная выходная характеристика блока питания. Точка пересечения
нагрузочной характеристики с ВАХ определяет режим распыления.

Рис. 14 Семейство ВАХ аномально тлеющего разряда при
различных давлениях газовой
смеси (р1> р2> р3>
р4> р5) и нагрузочная характеристика (N) блока питания
При распылении сплавов скорость процесса для разных
компонентов в общем случае различна. Обеспечить заданный состав пленок при
ионном распылении в большинстве случаев проще, чем при термическом вакуумном
напылении. Один из приемов заключается в использовании составных (мозаичных)
мишеней, причем соотношение площадей компонентов мишени рассчитывают, исходя из
заданного состава пленки и коэффициентов распыления.
Условия конденсации распыленных атомов. При ионном
распылении (в отличие от термического вакуумного напыления) поток атомов
вещества на подложку имеет следующие особенности:
1) энергия и направление удара атомов о поверхность
подложки носят случайный характер по поверхности и во времени;
2) плотность потока атомов на подложку
приблизительно на порядок ниже, что обусловливает более низкие скорости роста
пленок (~0,5 нм/с);
3) средняя энергия атомов, подлетающих к подложке, на 1—2 порядка более высокая;
4) наряду с нейтральными атомами в потоке
присутствуют ионы распыляемого вещества и электроны;
5) относительное содержание молекул остаточного газа
в потоке и на подложке более высокое.
Эти особенности придают специфический характер
процессу конденсации при ионном распылении. Важным при этом является наличие на
поверхности подложки распределенного отрицательного заряда: направляясь к
аноду, часть потока электронов остается на поверхности диэлектрической подложки
(а затем и пленки), образуя статический заряд, потенциал которого может
достигать 100 В (и более) относительно заземленного анода. Под влиянием
отрицательного заряда возникают поток положительных ионов остаточного газа, загрязняющего пленку, поток ионов рабочего газа, способствующий десорбции
газов, и поток ионов распыленного материала катода, который, двигаясь вдоль
подложки к «ямам» потенциального рельефа, приводит к быстрому образованию
крупных кристаллов. Рост таких кристаллов приводит к раннему образованию
сплошной пленки, т.е. снижает значение критической толщины. Кроме того, зарядовый механизм конденсации объясняет, почему для пленок не существуют
критическое значение температуры подложки и критическая плотность пучка.
Образованию крупных кристаллов способствуют также
высокие энергии нейтральных атомов распыленного вещества и нагрев подложки
из-за бомбардировки. Оба эти фактора обеспечивают высокую миграционную
способность атомов.
При катодном распылении легче, чем при термическом
вакуумном испарении, достигнуть равномерного распределения конденсата по
толщине, так как плоский источник атомов — катод может по размерам быть больше
расстояния до подложки (30—80 мм). Так, при диаметре катода 300—350 мм
достигается равномерность конденсата по толщине ±2% на площади анода диаметром
150 мм. При планетарном движении подложек на вращающемся аноде равномерность в
распределении конденсата улучшается до ±1%.
Ранее были отмечены некоторые побочные явления, способствующие десорбции остаточных газов из пленки. Тем не менее содержание
газов в пленке обычно остается высоким. Например, при парциальном давлении
остаточных газов 10-4 Па осажденная пленка тантала содержит до 10
ат. % кислорода. Причина повышенного содержания газа в осажденной пленке
состоит в низкой плотности потока распыленных атомов на подложку, в то время
как плотность потока остаточных газов на подложку имеет примерно тот же
порядок, что и при термическом вакуумном напылении. Кроме того, эффективность
работы диффузионного насоса (скорость откачки) при давлениях выше 0,1 Па
заметно снижается, и несмотря на то, что напуск рабочего газа производят только
после откачки до глубокого вакуума (10-4 Па), в присутствии рабочего
газа остаточный газ удаляется менее эффективно, и его парциальное давление
повышается.
Скачали данный реферат: Gelasija, Ковшевников, Esikov, Menwikov, Бонифатий, Averin.
Последние просмотренные рефераты на тему: реферат на тему работа курсовые работы, социальная работа реферат, конспекты 9 класс, предмет культурологии.
Предыдущая страница реферата |
1
2
3
4
5
6
7