3. Каковы причины относительно высокой адгезии пленок, наносимых магнетронным распылением?

Образование ПС, т. е. отсутствие резкой границы между материалом пленки и подложки, обусловлено частичным внедрением распыленных частиц в подложку, Наличие ПС приводит к высокой адгезии пленки. При образовании ПС происходит изменение электрофизических параметров контакта. Можно получить невыпрямляющие контакты к легированным полупроводникам без высокотемпературной обработки, снизить переходное сопротивление контакта.

Лабораторная работа №6.

Ионно-плазменная (магнетронная) технология нанесения пленочных покрытий сложного химического состава. Способы и устройства контроля и управления процессом.

1. Какой процесс называют реактивным магнетронным распылением?

Нанесение пленок химических соединений магнетронными распылителями называют реактивным магнетронном распылением (РМР).

2. Как изменяется скорость магнетронного распыления металлических катодов с напуском в вакуумную камеру реактивного газа?

Скорость магнетронного распыления металлических катодов с напуском в вакуумную камеру реактивного газа падает. Реактивные газы создают дополнительные помехи.

3. В чем проявляется неустойчивость процесса РМР?

Указанная неустойчивость процесса РМР хорошо иллюстрирует рис. 2, где на примере нанесения покрытия TiN_x представлена зависимости интенсивности атомной линии титана и молекулярной полосы азота от относительного расхода азота g / g_k при различных скоростях откачки азота из вакуумной камеры. Данные зависимости получены путем медленного изменения рабочей точки процесса (величины I_M ^*) с помощью прибора управления в условиях постоянства значений W и р. Переход к каждому последующему состоянию системы мишень-плазма-пленка проводился за время, необходимое для установления нового равновесного состояния, т.е. для установления величин I_M и I_R.

Рис. 2. Зависимость интенсивности атомной линии титана (кривые 1, 3, 4) и молекулярной полосы азота (кривая 2) от относительного расхода азота g / g_k: 1 и 2 – скорость откачки S = 0; 3 – S = g_k; 4 – S = 4g_k, W = 2 кВт, p = 0,3 Па.

На кривых 1, 3 и 4 можно выделить три характерные участка. Участок AB – это состояния со степенью реактивности , близкой к нулю, соответствующие распылению с «металлической» мишенью. Здесь значительные изменения расхода реактивного газа приводит к слабым изменениям I_M и I_R, следовательно, состава покрытия. Наибольший практический интерес представляет участок BC, на котором достигаются максимальные скорости осаждения покрытий стехиометрического и близкого к нему состава. Горение разряда на участке CD происходит в условиях, когда поверхность мишени покрыта пленкой нитрида титана. В данных режимах распыление происходит с минимальной скоростью и образуется пленка с растворенным реактивным газом.

Как видно из рис. 2, при относительном расходе реактивного газа, большем, чем в точке C, система мишень-плазма-пленка может находиться в одном из трех состояний (точки М₁, М₂ и М₃). Точка М₁ есть состояние неустойчивого равновесия. Если система находится в таком состоянии, то отключение обратной связи при сохранении величин g, W и p приводит к самопроизвольному переходу системы в одно из устойчивых состояний. Из точки М₁ кривой I_M происходит переход или в точку М₂ участка AB с   0.05 со спадом парциального давления реактивного газа, или переход в точку М₃ участка CD в состоянии с  = 1 с ростом парциального давления реактивного газа. Динамика таких переходов изображена на рис. 1 кривыми 1 и 2 для I_M и кривыми 1 и 2 для I_R. Направление самопроизвольного перехода, т.е. уменьшение или рост  при переходе случайно