- •Роль физико-химических процессов в технологии и конструировании электронных средств.
- •Основные термодинамические понятия.
- •Законы термодинамики.
- •Энтропия.
- •Условия равновесия термодинамических систем. Правило фаз.
- •Диаграммы состояния различных систем и их роль при проектировании технологических процессов.
- •Однокомпонентные системы.
- •Объемные диаграммы состояния.
- •Многокомпонентные системы.
- •Основные типы диаграмм равновесия бинарных систем.
- •Статистический характер второго закона термодинамики.
- •Характеристические функции и термодинамические потенциалы системы.
- •Явления и процессы на поверхности раздела двух фаз. Адсорбция физическая и химическая.
- •Термодинамическое равновесие поверхностного слоя с объемными фазами.
- •Растворы и их применение в технологии эс.
- •Виды химической связи между атомами. Равновесное состояние системы атомов. Основные свойства материалов, определяемые особенностями химической связи.
- •Металлическая связь:
- •Молекулярная связь:
- •Пространственное расположение частиц при образовании кристалла.
- •Кристаллические решётки. Типы симметрии и виды решёток. Индексы Миллера.
- •Структура жидкости.
- •Структура полимеров.
- •Жидкие кристаллы.
- •Образование и структура пленок.
- •2. Ионно-плазменное распыление:
- •3. Электрохимическое осаждение:
- •Получение тонких пленок на ориентирующих подложках (эпитаксия).
- •Особенности структуры пленок. Влияние физико-химических факторов на структуру и свойства пленок.
- •Влияние физико-химических факторов на свойства пленок.
- •Закономерности и механизмы диффузии в полупроводниковых и планарных структурах.
- •Диффузия в твердых телах. Механизмы диффузии.
- •Законы диффузии Фика.
- •Использование диффузии для введения примеси в полупроводниковые кристаллы. Диффузия из ограниченного и неограниченного источника.
- •Физические основы ионной имплантации.
Особенности структуры пленок. Влияние физико-химических факторов на структуру и свойства пленок.
Отличительная особенность пленок – это конечная их толщина d. Это играет главную роль во многих физических процессах. Структура пленок значительно отличается от структуры массивного материала. Кроме того, для большинства материалов структура пленки различается в зависимости от толщины пленки.
Классификация по толщине:
толстые пленки (10-20 мкм) представляют собой сплошные слои, обладающие более высокой плотностью дефектов и различными типами структурной раз упорядоченности.
тонкие пленки d 1мкм.
сверхтонкие пленки.
Структура тонких пленок зависит от:
температуры подложки и состояния её поверхности.
от скорости осаждения.
давления и состава остаточного газа.
свойств испаряемого материала и материала подложки (взаимоотношения).
Один из основных параметров контролируемых в процессе напыления – это удельное сопротивление пленки. Тонкие металлические пленки на неметаллической подложке обладают удельным сопротивлением значительно более высоким, чем удельное сопротивление массивного материала.
Атомы наносимого материала, попадая на поверхность подложки, некоторое время мигрируют по поверхности, они собираются в островки, их число и размеры зависят от технологических параметров процесса.
Электропроводность возникает тогда, когда размеры островков достаточны для их соприкосновения. Толщину тонкой пленки, при которой она становится проводящей, называют критической.
Структура тонких металлических пленок получаемых методом термовакуумного напыления зависит:
а) от температуры напыления материала, в зависимости от степени влияния этого фактора все металлы можно разделить на 3 группы:
металлы с температурой плавления выше 1900С тугоплавкие (вольфрам, молибден, тантал);
металлы с температурой плавления от 600С до 1900С (Au, Fe, Ni, Pt, Ag, Ti, Cr);
металлы с температурой плавления меньше 600С (висмут, индий, кадмий, магний, цинк).
Металлы первой группы образуют неориентированные слои с малыми размерами гранул (менее 15 нм).
Металлы второй группы образуют крупнокристаллическую структуру.
Металлы третьей группы склонны к образованию пленок из крупных монокристаллов ориентированных относительно подложки.
б) от скорости испарения: подвижность конденсируемых атомов в процессе испарения и в процессе роста различна для различных групп металлов.
Длительность подвижного состояния у металлов третьей группы является наибольшей, различия между температурой плавления и температурой испарения у них незначительны, поэтому на подогретой подложке возникают островки металла в жидкой фазе. При больших скоростях испарения эти островки соединяются между собой, образуя крупные кристаллиты, при малой скорости испарения происходит кристаллизация с самого начала процесса осаждения.
Для металлов первой и второй групп конденсат затвердевает быстрее и структура значительным образом зависит от скорости испарения.
в) от парциального давления остаточных газов.
При малой скорости испарения на подложке осаждается большое количество атомов остаточного газа, это влияет как на структуру пленки, так и на удельное сопротивление и теплопроводность , чем меньше толщина пленки, тем больше влияют остаточные газы на свойства и структуру пленки.
г) от температуры подложки.
На холодной подложке пленки имеют мелкокристаллическую структуру, на подогретой - крупнокристаллическую структуру.
Пленку мелкокристаллической структуры можно сделать крупнокристаллической, подвергнув технологическому отжигу.