ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ионно-плазменное распыление из "Вакуумное нанесение тонких пленок" За последние годы была разработана ионно-плазмен-ная технология получения тонких пленок. [c.23] На рис. 1-7 показана принципиальная схема установки для распыления материалов в плазме газового разряда низкого давления с искусственным катодом. В верхней части вакуумного колпака помещается анод ], в нижней —вольфрамовый катод 2. Третьим электродом или зондом Ленгмюра служит мишень 3, используемая в качестве источника распыляемого материала. [c.23] Возникающие в разряде положительные ионы с низкой энергией бомбардируют подложку и удаляют с ее поверхности большую часть слабо связанных загрязнений путем нагрева и ионного травления . После этого на источник распыляемого материала (мишень) подается отрицательный потенциал. Вытягиваемые из плазмы разряда положительные ионы бомбардируют мишень с энергией, достаточной для распыления атомов материала мишени. При больших энергиях бомбардирующих ионов выбитые из мишени атомы двигаются преимущественно в направлении, перпендикулярном к ее поверхности, и могут быть сконденсированы на поверхности подложки, находящейся напротив мишени. Подвижный экран позволяет одновременно или последовательно производить предварительную очистку поверхности подложки и мишени распылением поверхностных загрязненных слоев. Качество очистки поверхности мишени и тем более подложки является одним из решающих факторов в процессе формирования пленки из конденсирующегося распыленного материала. [c.24] Большим достоинством ионно-плазменного распыления является его универсальность. С одинаковым успехом могут быть распылены металлы с различными свойствами, например вольфрам и золото. Такие сплавы, как нихром, пермаллой и нержавеющая сталь, распыляются без изменения состава распыленного материала. Сложные (сплавные) пленки, состоящие из двух или нескольких металлов, могут изготовляться также одновременным распылением нескольких независимых мишеней. При этом скорость распыления каждой из мишеней может устанавливаться и регулироваться независимо от других мишеней. Распыляться могут как чистые полупроводниковые материалы (кремний и др.), так и полупроводниковые соединения (сульфид кадмия и др.). [c.24] Для распыления непроводящих материалов, ферритов и диэлектриков требуется применение высокочастотных электрических полей. Высокочастотное напряжение в этом случае прикладывается к металлической пластине, расположенной непосредственно за непроводящей мишенью. [c.24] Диэлектрик укрепляется на электроде, соединенном с генератором мощностью 5 кет, работающим на частоте ,ЪМгц. Подложки установлены на расстоянии 25 мм от электрода. Разрядный промежуток помещен в магнитное поле. [c.25] В результате электроны двигаются по спиральным траекториям вокруг силовых линий магнитного поля в пределах области тлеющего разряда, что существенно увеличивает концентрацию ионов. Благодаря использованию магнитного поля скорость осаждения возрастает примерно в 2 раза. [c.25] Скорость осаждения можно регулировать, изменяя мощность высокочастотного генератора, напряженность магнитного поля и температуру подложки (скорость осаждения увеличивается почти линейно с уменьшением температуры подложки). Получаемые при этом пленки обладают большой прочностью и однородностью и не выкрашиваются при разрезании подложки на пластинки. [c.25] Это позволяет одновременно напылять большое число элементов. При высокочастотном распылении нет необходимости нагревать подложки, так как наивысшая скорость осаждения при высокочастотном распылении достигается при температуре подложки, равной +40° С. [c.26] Большим преимуществом ионно-плазменного метода перед другими является его безынерционность. Распыление материала происходит лишь тогда, когда на мишень подается напряжение, и оно сразу же прекращается после выключения напряжения. При получении же пленок путем термического распыления в вакууме при выключении нагрева испарителя процесс конденсации пленки на подложке не прекращается. Для его прекращения применяют специальные заслонки, препятствующие прохождению пара от испарителя к подложке. [c.26] Плотность напыляемого ионного пучка можно регулировать изменением тока эмиссии вольфрамового катода, давления инертного газа, а также напряженности магнитного поля соленоида, с помощью которого легко повысить концентрацию плазмы и увеличить скорость распыления при неизменном потенциале мишени. Скорость осаждения может изменяться в очень широких пределах от нескольких ангстрем до нескольких тысяч ангстрем в минуту. Количество распыленного материала линейно зависит от времени, а толщина пленки при постоянном режиме разряда определяется соотношением между током мишени, напряжением на ней и временем распыления. Для получения очень тонких пленок нужно подавать на мишень небольшое напряжение (около 200 в), при котором получаются очень малые и хорошо регулируемые скорости осаждения. Равномерность толщины пленки при ионно-плазменном распылении достигает 1—2%, что значительно выше, чем при распылении в тлеющем разряде, где искажения вносятся непроводящей подложкой, расположенной между катодом и анодом. [c.26] Прочность сцепления с подложкой (адгезия) пленки, полученной ионно-плазменным методом, очень высока, что объясняется высокой энергией попадающих на подложку распыленных атомов. Эта энергия примерно в 20 раз больше энергии атомов, попадающих на подложку при термическом испарении в вакууме. Высокая адгезия пленки объясняется еще и тем, что при ионноплазменном методе удается предварительно хорошо очистить поверхность подложки тлеющим разрядом до напыления на нее материала мишени. При катодном распылении, где распыление начинается сразу же после возбуждения разряда, такую очистку осуществить трудно. [c.27] Вернуться к основной статье