33.3 Реактивне розпилення

Забруднення плівок металів домішковими атомами є одним із головних недоліків іонного розпилення. Проте в деяких випадках є бажаним одержання хімічних сполук металу та газу. Тому хімічно активний газ (jVa О2, Н2 та ін.) можна спеціально вводити в установку для одержання

Рисунок 1.13- Залежність концентрації атомів аргону в плівках нікелю від тиску потрібної сполуки (SiO, TaO, TctiOs, CU2O, TaN, SiN та ін.). Такий метод конденсації плівок одержав назву реактивно- і го розпилення.

Вузлове питання реактивного розпилення полягає у визначенні тієї частини вакуумної камери, в якій відбувається реакція:

• реакція відбувається в газовому середовищі;

• хімічно активний газ утворює шар окислів, нітридів та сульфідів на поверхні катода (мішені), після чого молекули ! цієї сполуки розпиляються;

• реакція відбувається безпосередньо на підкладці.

Експериментальні результати свідчать на користь останнього механізму, хоча інколи спостерігається інший механізм.

Залежно від умов розпилення можна одержувати різ­ні хімічні сполуки. У роботах Г.Перні з колегами було по­казано, що конкретний тип сполуки залежить як від процентного вмісту активного газу, так і від параметра конденсації, який називається зведеним полем, що визначається за в відношенням

(1.14) с U_K - напруга на катоді; L- відстань катод-анод; р_г - тиск

Неактивного газу. На рисунку 1.14 на прикладі конденсатів Мічі показано, як залежить їх фазовий склад від величини та концентрації кисню в атмосфері розпилення {Аг+Оі).

Рисунок 1.14 - Фазова діаграма для конденсатів міді в координатах зведене поле - концентрація кисню Для пояснення того факту, що при великих концентраціях [Кисню утворюється не СиО, а Си20, Г.Перні запропонував [феноменологічну теорію, згідно з якою утворення матеріа­лу плівки відбувається в газовій фазі на дуже малій відста­ні від підкладки (цей приповерхневий шар він назвав "вір­туальною" тонкою плівкою).

У зв'язку з тим, що енергія зв'язку Е_в атомів Си і Си більша порівняно з атомами Си і V, то під час бомбардування плівки СиО нейтральними атомами чи іонами в ній буде зменшуватися саме концент­рація кисню, що й зумовить утворення СигО. Але в рамках

цієї концепції залишається незрозумілим, чому при тих са­мих концентраціях кисню, але при більших значеннях Е , утворюється СиО. Таким чином, роль зведеного поля за­лишається і досі незрозумілою.

Насамкінець підкреслимо, що зведене поле принци­пово не відрізняється від іонного. До того ж зауважимо, що поряд із розглянутими методами конденсації плівок була розроблена велика кількість інших. Назвемо деякі з них. Наприклад, метод високочастотного розпилення був роз­роблений у зв'язку з тим, що у звичайній системі іонного розпилення на постійному струмі не можна одержати плів-*ки із діелектриків. Це обумовлено тим, що на поверхні діе­лектричної мішені швидко утворюється поверхневий заряд позитивних іонів, який перешкоджає подальшому іонному бомбардуванню. Широке застосування мають хімічні ме­тоди осадження плівок, такі як анодування, полімеризація, термічне вирощування, осадження з парової фази тощо.