VAlN109, моль/ccм2

1

2

VAl106, моль/ccм2

4 8 12 16

Рис. 6. Зависимость скорости роста плёнки нитрида алюминия от скорости роста пленки алюминия (1); та же зависимость в пересчёте на единицу ионного тока (2)

газа. В случае распыления кремниевой мишени в среде О₂ распыляется кремний и оксид кремния, причем допыление до двуокиси кремния также происходит на подложке.

Проведенная оценка длины свободного пробега молекул, атомов и ионов показала, что вероятность их встречи мала в промежутке между мишенью и подложкой. Рост температуры подложки не приводит к увеличению скорости роста пленки нитрида и оксида алюминия и диоксида кремния, следовательно, формирование плёнки происходит на подложке. Исследование структуры типа Al₂O₃ (поликор) – Al-Al₂O₃ (плёнка, полученная реактивным магнетронным распылением) методом ВИМС выявило, что нет существенной разницы между распылением плёнки и массивного материала Al₂O₃ ионами аргона с энергией 6 кэВ при плотности тока 10 мА/см². В спектре (рис. 7)

зарегистрированы ионы Al⁺⁺, Al₂⁺, AlO⁺, Al₂O⁺, AlO₂⁺. Это означает, что формирование пленок типа Al₂O₃ происходит на подложке, но в реакции участвуют все возможные компоненты, соотношение которых зависит от условий синтеза.

Влияние природы газообразного реагента изучалось на примере синтеза Al₂O₃. В качестве активной среды применялись кислород, пары воды и перекиси водорода (рис. 8). Как видно из рисунка, максимальная скорость образования Al₂O₃ наблюдается при использовании перекиси водорода (Н₂О₂).

Рис. 7. Результаты анализа методом ВИМС структуры Al₂O₃ (поликор) -  Al-Al₂O₃, полученной реактивным магнетронным распылением

Рис. 8. Зависимость скорости роста пленки Al2O3 от состава газовой среды при использовании кислорода, паров воды и перекиси водорода	Рис. 9. Зависимость электронного тока, приходящего на подложку при формировании плёнок Al2O3 методом реактивного магнетронного распыления, от расстояния до источника при различном содержании кислорода в смеси аргон-кислород

Подобный результат, полученный также при синтезе нитрида алюминия в среде азота и аммиака, можно объяснить тем, что на скорость массопереноса влияет скорость образования слоя оксида или нитрида на мишени, которая определяется химической активностью и размером молекулы газообразного реагента.

Состав газовой среды влияет не только на скорость распыления, но и на электронный ток, приходящий на подложку, и, следовательно, на ее потенциал (рис. 9). Как видно из рисунка, с увеличением концентрации кислорода в смеси аргон – кислород электронными ток увеличивается и при 40-процентном содержании кислорода выходит на насыщение. Плёнка образуется при концентрации кислорода в газовой Фазе около 35 %. Величина электронного тока влияет прежде всего на температуру подложки, а следовательно, на структурные свойства синтезируемых пленок

В процессе осаждения плёнок в подобных системах наблюдается их рекристаллизация.

Электронный ток существенно влияет на электрофизические свойства плёнок и многослойных структур, в которых они используются. Установлено, что величина электронного тока определяет плотность поверхностных состояний на границе раздела SiO₂-AlN и SiO₂-Al₂O₃, а следовательно, и радиационную стойкость МДП-структур на основе этих плёнок.