Планарные магнетронные системы позволяют достигать ско­ростей распыления до двух микрометров в минуту. Недостат­ком таких систем является то, что распылению подвергается узкая кольцевая область мишени, поэтому коэффициент исполь­зования материала составляет около 26 % от площади мишени.

7.8. Лазерно-плазменное распыление

Переход в микроэлектронике на размеры менее 1 мкм ведет к необходимости увеличения плотности размещения элементов, что в свою очередь требует уменьшения ширины токоведущих дорожек. Для субмикронных размеров возникла необходимость в замене алюминиевых сплавов альтернативными материалами с низким удельным сопротивлением. Использование медных токоведущих линий и контактных площадок обеспечивает уве­личение сопротивления электромиграции и снижение электри­ческого сопротивления дорожек. Вследствие высокой подвиж­ности примесных атомов меди в металлах и полупроводниках, необходимо предотвращать их диффузию в окружающие мате-риалы. Поэтому применение медной технологии в СБИС требу­ет создания устойчивых диффузионных барьеров, которые дол­жны полностью со всех сторон изолировать медный проводник и их толщина должна быть на порядок меньше минимального размера сечения проводника. Метод импульсного лазерного рас­пыления позволяет решать задачи получения таких пленок.

По ряду характеристик метод импульсное лазерное распыле­ние выгодно отличается от непрерывных методов. Наличие боль­шой доли возбужденных атомов и ионов позволяет понизить температуру эпитаксиального роста, а высокая скорость образо­вания зародышей позволяет напылять чрезвычайно тонкие сплошные пленки (менее 10 нм). Импульсное лазерное распы­ление обеспечивает получение пленок, соответствующих по со­ставу многокомпонентной распыляемой мишени. Лазерное рас­пыление - технологичный процесс, так как позволяет исполь­зовать мишени любого размера и формы.

При воздействии лазерного излучения на металлические ми­шени распыление происходит без образования жидкой фазы. Наиболее широкое применение в лазерном получении тонких

пленок нашли твердотельные лазеры с модулированной доброт­ностью и эксимерные лазеры. Применение коротковолновых эк-симерных лазеров позволяет получать тонкие слои материала, существенно снижая выброс капель при распылении мишени благодаря малой глубине проникновения лазерного излучения. Вторая особенность процесса лазерного распыления заключает­ся в том, что возникшая в первый момент действия лазерного импульса плазма экранирует мишень и основная доля лазерно­го излучения поглощается в плазме. Это приводит к тому, что эрозионный факел значительно ионизован. Средняя толщина пленок, напыленных за один импульс, меньше атомарного слоя и легко может быть определена (в стандартных режимах напы­ления вырастает примерно 0.1 монослоя за импульс). Данный процесс позволяет легко контролировать толщину пленок по количеству лазерных импульсов. Все сказанное выше относится к чистым металлам.

Процесс формирования пленки определяется параметрами плазмы на подлете к подложке. Известно существеннее влия­ние энергетического спектра ионов на осаждение тонких пленок физическими методами, в частности, при лазерно-плазменном распылении. Качество полученных лазерным методом пленок сравнимо с качеством пленок, выравненных методом молеку-лярно-лучевой эпитаксии. К основным достоинствам лазерно­го распыления по сравнению с методом молекулярно-лучевой эпитаксии можно отнести снижение температуры эпитаксиаль-ного роста и точный контроль толщины напыляемой пленки.

Импульсное лазерное распыление позволяет создавать сверх­тонкие пленки металлов, в которых наблюдаются классический и квантовый размерные эффекты. Исследован размерный эф­фект изменения статической проводимости в тонких пленках тантала и висмута. На фоне монотонного уменьшения удельно­го сопротивления пленки с увеличением ее толщины, вызванно­го классическим размерным эффектом, обнаружена осциллиру­ющая зависимость сопротивления, которая определяется кван­товым размерным эффектом в пленках тантала и висмута. На­блюдение квантового размерного эффекта в процессе роста пле­нок является доказательством высокого качества пленок (одно­родность толщины и структуры), полученных импульсным ла­зерным распылением.