11. Формирование пленочных структур методами испарения (термического и электронно-лучевого).

Основными методами в этой группе явл. термическое испарение и вакуумные методы распыления. Они основаны на образовании потока атомных частиц из напыленных материалов их перенос и осаждение на поверхность подложки. При термическом испарении поток частиц образуется за счет прямого или косвенного нагрева напыляемого материала до температуры испарения. Обычно температура испарения больше температуры плавления вещества, но некоторые материалы подвержены сублимации –испарению из твердого состояния (цинк, натрий). Испарители могут быть различной конструкции, но в основном используются резистивные, разогреваемые током, т.к. для большинства используемых в технологии ИС материалов температуры испарения высокие, их изготавливают из тугоплавких металлов и сплавов(вольфрам, рений). Резистивные испарители обладают высокой инерционностью, а т.к. температура испарения элементов, входящих в сплавы, различные, то при таком методе состав пленок сильно отличается от состава испаряемого материала. Этот недостаток отсутствует при электронно-лучевом испарении, для которого характерно очень быстрый нагрев до температуры испарения, возможность получать пленки любых мат-лов, в т.ч. тугоплавких. Скорость роста, структура и свойства пленок, полученных вакуумным испарением, зависят от природы испаряемого материала, вида и состояния поверхности подложки, степени вакуума, температуры и др.факторов. Его применяют для получения резистивных и проводящих пленок из медных, алюминиевых, никелевых и др. сплавов. Достоинства: простота и универсальность. Недостатки: высокий вакуум, энергоемкость, неоднородность пленок по толщине, невысокая адгезия.

12. Формирование пленочных структур методами распыления (катодного, магнетронного, ионно-лучевого и др.).

Ионное распыление основано на разрушении твердых материалов при бомбардировке их поверхности ускоренными ионами разряженного газа. Его осн. виды: 1.катодное (по диодной схеме); 2.ионно-плазмен.распыление; 3.Магнитронное распыление.

Катодное. Катод изгот-ся из распыленного мат-ла и явл. мишенью на подложку, кот. явл. анодом, осаждается пленка. После откачки вакуумная камера заполняется инертным газом (g=10^-3-10^-4Па обычно аргон) до давления 1-10 Па. М/д электродами при напряжении 1-3 кВт возникает тлеющий разряд. Он возбуждается эмиссией электронов из катода. Эти электроны получают энергию от электр. поля и при столкновении с атомами аргона их ионизуют. Ионы аргона ускоряются на пути к катоду и выбивают из него атомы распыленного в-ва, кот. осаждаются на подложку.

Ионно-плазмен. распыление осуществляются в трехэлектродных системах при более низких давлениях за счет газоразрядной плазмы, возникающей при дуговом разряде м/д катодом и анодом. Источник электронов –термокатод. Мишень не связана с поддержанием разряда, Ее распыление начинается при подаче опред. потенциала. Т.к.плотность плазмы больше, чем в 10 раз выше, а давление ниже, то объем распыления больше и адгезия пленок к подложке лучше. Магнитрон. распыление –вариант диодной системы, но при этом используются скрещенные электрические и магнитные поля. За счет этого добиваются больших пробегов электронов. Увеличивается степень ионизации рабочего газа, т.е.объем напыления. Это самый распространенный м-д получения пленок. Пленки диэлектриков получают ВЧ-распылением ионным. Смена потенциала на мишени предотвращает ее поляризацию, кот. происходит при ее распылении ионами. Методы ионного распыления имеют преимущества: 1.высокая адгезия пленок к подложке из-за большой энергии распыленных атомов; 2.соответствие состава пленки и мишени; 3.малая инерционность процесса (не нужно разогревать); 4. пленки по толщине из-за большой площади мишени; 5.длительный срок службы мишени и других элементов конструкции.