3.8. Влияние параметров осаждения на свойства пленок

Наиболее важными параметрами процесса осаждения, оказывающими сильное влияние на свойства получаемых плёнок, являются: мощность разряда, давление рабочего газа, время осаждения, температура предварительного нагрева лицевой и обратной сторон пластин, а также напряжение смещения, подаваемое на пластины в процессе осаждения плёнок. Скорость осаждения и равномерность толщины пленки в заданной точке подложки зависят не только от эмиссионных характеристик источника, но и углов распыления  и конденсации , а также расстояния d между точками распыления и конденсации. В общем случае толщина пленки в заданной точке подложки

, (3.8.1)

где k_v – постоянный параметр, пропорциональный скорости распыления,  – время нанесения пленки.

Для обеспечения условий равномерного осаждения пленки существуют два пути. Первый, наиболее широко используемый при термическом испарении материалов, предусматривает движение подложки по сложной траектории относительно источника распыления (планетарные внутрикамерные устройства). Второй путь – разработка такой геометрии источника, которая обуславливает нанесение равномерной по толщине пленки на неподвижную или перемещающуюся по простейшей траектории (линейно) подложку. Конфигурации распыляемых поверхностей разнообразны. Простейшей является каноническая распыляемая поверхность.

Для получения оптимальных условий осаждения подбирают соответствующее соотношение между тремя величинами: расстояние между анодом и катодом, приложенным напряжением и давлением газа.

Для улучшения свойств плёнки используются инертный газ разбавляют другими газами. Добавка азота к инертному газу значительно повышает стабильность пленочных соединений. Еще большое влияние на электрические свойства пленок оказывает кислород. Зависимость удельного сопротивления от парциального давления кислорода имеет экспоненциальный характер. С увеличением парциального давления кислорода удельное сопротивление пленки возрастает на несколько порядков, а температурный коэффициент пленки плавно уменьшается.

Изменение свойств пленок объясняется растворением газов между узлами кристаллической решетки.

Следует отметить, что большинство пленок нитридов и карбидов тугоплавких металлов, полученных при катодном распылении, становятся сверхпроводящими при более высоких температурах, чем для пленок чистых металлов, что по-видимому, объясняется изменением их структуры в процессе катодного распыления.

Пленки при катодном распылении обладают улучшенными адгезионными свойствами (по сравнению с термическим напылением), что объясняется благоприятными условиями для образования промежуточного слоя и ведения процесса при низком давлении.