2.2. Основные преимущества методов катодного распыления по сравнению с термическим испарением

1. Коэффициенты распыления или соответствующие им скорости конденсации для различных металлов, сплавов и даже диэлектриков различаются слабо. Поэтому методы катодного распыления применяются при изготовлении сложных соединений, таких как нихром, хромо силицидные сплавы, пермалой, металлодиэлектрические смеси и пр.

2. Скорости распыления материала и конденсации пленки однозначно зависят от напряжений (U_p, U_m) и плотности тока (j_p, j_n), так что их воспроизведение возможно с достаточно высокой точностью за счет стабилизации этих режимов.

3. Площадь распыляемого образца может достигать нескольких квадратных дециметров или даже метров, то есть возможна одновременная обработка очень большого количества подложек (групповая обработка) с однородным распределением толщины пленок.

4. В отличии от термического при катодном распылении нет выброса макрочастиц, приводящих к нарушению однородности распределения толщины и свойств.

5. Методами реактивного распыления получают пленки окислов, нитридов, с высокими эксплуатационными характеристиками.

6. Методы катодного распыления обеспечивают более высокие значения фактора энергетической активации по сравнению с термическим испарением.

Глава 3. Особенности формирования пленок многокомпонентных материалов

Исследования распыления сплавов и многокомпонентных материалов начаты недавно. Наиболее подробно исследованные процессы, протекающие при распылении многокомпонентных материалов.

Показано, что распыление исходного соединения практически всегда сопровождается его диссоциацией и происходит изменение соотношения компонентов в газовой фазе относительно твердого состояния.

Только при строго ограниченных условиях, определяемых параметрами процесса распыления и свойствами мишени, могут возникнуть условия, близкие к равновесием. В этом случае процесс распыления протекает с параметрами, которые не меняются во времени. Изменение режимов ионной обработки, энергии ионов и дозы приводит к изменению времени установления равноценного состава компонентов на поверхности мишени. В зависимости от природы материала, время достижения равноценного режима колеблется от минут до часа и более.

При распылении феррит - гранатов и ВТСП данный эффект может вносить существенный вклад в нарушение стехиометрии пленок.

Следующим фактором управления является угол атаки первичного иона. При одинаковой энергии ионов и соответственно глубине пробега в объеме твердого тела глубина нарушаемого слоя будет существенно зависеть от угла атаки.

Факт наличия подобной зависимости позволяет, варьируя углом атаки первичных ионов, подбирать условия массопереноса, близкие к равновесным. Практическая реализация этого эффекта использована в единственной работе, где авторы использовали для формирования пленок граната ионно-лучевой метод.

Наиболее широко для получения пленок гранатов и ВТСП используется метод ВЧ -магнетронного распыления.

Это, видимо, связано с более широким использованием этих методов в промышленности, а значит большей распространенностью их в научных учреждениях и промышленности.

Перспективным представляется метод диодного распыления с двух мишеней, расположенных навстречу друг другу.

Обзор литературы по методам получения пленок многокомпонентных материалов показывает, что несмотря на достигнутые успехи в получении пленок многокомпонентных материалов, промышленной технологии создания приборов на основе этих пленок пока нет.