Методы получения тонких пленок

Основные методы нанесения тонких пленок на подложку и друг на друга

– термическое (вакуумное) напыление.

– электрохимическое напыление

– ионно-плазменоое напыление

· катодное

· ионно-плазмическое

Метод основан на подаче направленного потока пара вещества и последовательной конденсации его на поверхности подложки, имеющей температуру ниже температуры источника пара.

Пленка при конденсации формируется из отдельных атомов или молекул пара вещества. Процесс термо-вакуумного напыления состоит из 4 этапов:

1 – образование пара вещества

2 – перемещение частиц пара от источника к подложкам

3 – конденсация пара на подложках

4 – образование зародышей и рост пленки

Достоинство метода: простота и возможность получения чистых пленок.

Недостатки:

- трудность напыления тугоплавких материалов.

- трудность или невозможность воспроизведения на подложке химического состава испаряемого вещества, так как при высокой температуре химические соединения диссоциируют (разделятся), а их составляющие конденсируются на подложке раздельно. Есть вероятность того, что новая комбинация на подложке не будет соответствовать структуре исходной молекулы.

При катодном и ионно-плазменный распылении энергия, необходимая для отрыва атом испаряемого вещества получается в результате бомбардировки ее поверхности ионами плазмы. Атомы вылетают с поверхности катода при его разрушении, распространяются в окружающем пространстве и конденсируют на подложке. Плазму получают возбуждением тлеющего разряда между двумя электродами, находящимися под разностью потенциалов 3-6 кВ и при давлении 13-0,1 Па.

Г азовая среда при катодном напылении может быть инертной (аргон) или химически активной (кислород).

Процесс распыления в химически активной среде называется реактивным напылением.

Метод катодного напыления позволяет получить тонкие пленки металлов, а также пленки различных сплавов, характеризующиеся высокой адгезией (прилипанию) и однородностью.

Пример:

1. распыление не с высокой температурой

2. м ожно получить большую поверхность и лучшую равномерность толщины пленки, так как напыление идет не с точечного источника, а с плоской поверхности катода

Ионно-плазменный метод – разновидность катодного распыления, но осуществляется не бомбардированием катода, возбужденного ионом тлеющего разряда, а бомбардировкой специальной массой газового разряда.

Катодное распыление – двухэлектродное.

Основные недостатки:

1. трудность изготовления мишеней определенной формы и размеров из материалов высокой чистоты (наличие остаточных газов)

2. сложность контроля процессов распыления и управления ими

3. низкая скорость роста пленок

Метод магнетронного распыления

Это дальнейшее развитие ионно-плазменного напыления.

Метод основан на распылении материала засчет бомбардировки поверхности решетки ионами рабочего газа (аргона), образующегося в плазме тлеющего разряда при наложении неоднородных скрещенных электрического и магнитного полей. При этом в локализации плазмы у распыляемой поверхности мишеней, с помощью сильного поперечного магнитного поля, увеличенного плотность ионного тока.

Совершенствование систем магнетропии распыления – создания сканирующего над поверхностью мишеней магнитного поля, установок периодического и непрерывного действия с помощью автоматизации процесса.

Для микроэлектропии наиболее перспективно для нанесения пленок из металлов сплавов и соединений.

В производстве ИМС и БИС расширено применение для формирования внутренних соединений и контролируемых узлов БГИС и полупроводников ИМС, а также электродов с затвором МОП-структуры.