Ионно - плазменное распыление
Это разновидность катодного распыления. Отличие в том, что бомбардировка катода осуществляется не ионами тлеющего разряда, а ионами плазмы газового разряда низкого давления. Может быть 3 и более электродов.
Схема установки
Рабочая камера откачивается до Р=10-6 мм.рт.ст. Включается ток накала катода и катод разогревается до получения термоэлектронного тока высокой плотности. После разогрева катода между катодом и анодом прикладывается разность потенциалов, а рабочая камера заполняется рабочим газом (Ar) до Р=10-4 10-3 мм.рт.ст. Между катодом и анодом возникает дуговой газовый разряд. Разрядный ток достигает нескольких ампер, а ΔU уменьшается до 40-60 В. При подаче на мишень отрицательного потенциала ионы будут «вытягиваться» из плазмы разряда и бомбардировать мишень. Атомные мишени, распыляясь, конденсируются на подложке.
Метод безынерционен. Снятие потенциала с мишени прекращает распыление. Подложка предварительно очищается ионным травлением. В таком виде метод применим для напыления проводящих материалов.
Для нанесения диэлектриков применяются высокочастотное плазменное распыление (ВПР). При постоянном потенциале на диэлектрической мишени накапливается электростатический заряд. Находясь под переменным потенциалом в высокочастотном поле мишень бомбардируется и ионами и электронами. Ионы распыляют мишень, а электроны нейтрализуют положительные заряды. Поле создается высокочастотным генератором. Скорость осаждения регулируется частотой и амплитудой высокочастотного напряжения, температурой подложки, напряжением внешнего магнитного поля (если оно есть для увеличения скорости осаждения).
В отечественных установках f=13,6 МГЦ (оптимум).
U=1000-3000 кВ
Промышленные установки ИОН-1В - высоковакуумные, многооперационные для изготовления многослойных тонкопленочных микросхем (6 слоев).
Преимущества: процесс проводят в более высоком вакууме, чем при катодном распылении и пленка меньше загрязняется газами.
пленки однородны по толщине;
легкость управления процессом (изменением потенциала мишени);
мишень может быть очень массивной и используется во многих циклах распыления (экономичность материала мишени);
высокая адгезия пленок;
состав пленки мало отличается от исходного материала;
материал мишени может быть от проводящего до диэлектрического.
Недостатки:
малая производительность метода.
необходимость в специфическом вакуумном оборудовании (ВЧ-генератор, термокатод и т.д.)
Эпитаксиальные процессы в технологии материалов электронной техники
Термин «эпитаксия» происходит от 2-х греческих слов эпи - «на» и глагола «таксис» - «располагать в порядке» и означает ориентированное наращивание, в результате которого образующаяся новая фаза закономерно продолжающая кристаллическую решетку подложки.
В современной микроэлектронике процессы эпитаксии занимают одно из ведущих мест, увеличивая выход годных изделий в планарной технологии в 4-5 раз (до 97-98%). Используется для наращивания Si, Ge, SiC, AIIIBV, KPT, сложных полупроводниковых структур.
По природе взаимодействия «подложка - растущая кристаллическая фаза» эпитаксиальные процессы подразделяются на:
автоэпитаксию (гомоэпитаксию)- процесс наращивания вещества, одинакового по структуре и химическому составу (отличие может быть в уровне легирования);
гетероэпитаксию - процесс наращивания вещества, отличающегося по химическому составу, но подобного по структуре с подложкой;
хемоэпитаксию – процесс ориентированного наращивания вещества продукта взаимодействия подложки и исходной фазы. Слой отличается по химическому составу от подложки и среды, но закономерно продолжает структуру подложки;
реотаксию – наращивание кристаллического слоя в условиях, близких к равновесным на подложке как механическом носителе (ни структура, ни химический состав подложки не соответствуют наносимому веществу).
По химической природе вещества в период переноса эпитаксиальные процессы бывают: прямыми (вещество переносится без промежуточных реакций) - вакуумные испытания, сублимация, молекулярная эпитаксия и непрямыми (вещество переносится вступая в химическую реакцию и образуя промежуточную фазу) – пиролиз, окисление, восстановление, диспропорционирование, химический синтез.
По агрегатному состоянию исходной фазы все эпитаксиальные процессы делятся на 1) газофазные (парофазные) газофазная эпитаксия; 2) жидкофазные жидкофазная эпитаксия; 3) эпитаксия в системе пар-жидкость-кристалл (ПЖК) (жидкая фаза представляет собой тонкую промежуточную пленку расплава Cu, Ag, Au, Fe); 4) эпитаксия в твердой фазе. Процесс сводится к перекристаллизации вещества в поверхностном слое твердой фазы или к синтезу его в поверхностном слое с последующей перекристаллизацией.