ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Катодное распыление из "Вакуумное нанесение тонких пленок" Для нанесения тонких металлических пленок методом катодного распыления используется явление разрушения катода в результате его бомбардировки ионизированными молекулами разреженного газа. Принципиальная схема такой установки показана на рис. 1-5. [c.20] Подложки для получения пленок того или иного материала помещают на металлическую (обычно алюминиевую) пластинку. Катодом служит пластина, сетка или решетка, изготовленные из материала, подвергаемого распылению. Подложки помещают на определенном (в зависимости от условий распыления) расстояния от катода. Из объема установки откачивают воздух. Напыление пленки производят при давлении 10 —10 мм рт. ст. в остаточной атмосфере воздуха или в инертном газе, чаще всего в аргоне. Для зажигания тлеющего разряда между катодом и анодом через ограничительный резистор подается высокое напряжение от 1 до 20 кв. [c.20] Для получения оптимальных условий распыления подбирают соответствующее соотношение между тремя величинами расстоянием между катодом и анодом, приложенным напряжением и давлением газа. [c.21] Преимущество катодного распыления перед термическим испарением в вакууме заключается в том, что с его помощью можно получить большую поверхность и равномерность толщины полученных пленок. Это связано с тем, что при катодном распылении материал напыляется на подложку не с точечного источника, а с плоской поверхности катода, размеры которого могут значительно превышать расстояние от катода до подложки. [c.21] Не менее важным достоинством данного способа распыления является постоянный химический состав распыляемого материала, в то время как при термическом испарении материала его компоненты испаряются с различной скоростью, вследствие чего состав пленки сильно отличается от состава исходного материала. [c.21] Путем катодного распыления удается получать пленки тугоплавких металлов. Для получения нитридов тугоплавких металлов применяется разряд в смеси аргона с азотом, для получения карбидов — смесь аргона с метаном или аргона с окисью углерода. Поскольку такие металлы, как титан, тантал, цирконий и ниобий, являются хорошими газопоглотителями, то даже при распылении в атмосфере аргона без специальной добавки ре-а 1(тивного газа образуются пленки, удельное электрическое сопротивление которых больше, чем удельное сопротивление распыляемого металла. Эти пленки имеют такую же структуру, как и сам распыляемый металл, а растворенные в них атомы газов, не вытесняя атомов металла из кристаллической решетки, располагаются в промежутках между ее узлами. [c.21] При распылении тантала небольшая добавка азота к аргону приводит к образованию в пленке между узлами кристаллической решетки азота. При увеличении примеси азота образуются нитриды тантала. Добавление к основному газу небольшой порции реактивного газа (азота, кислорода, окиси углерода или метана) резко меняет электрические свойства напыляемых пленок. На рис. 1-6 показаны зависимости удельного сопротивления пленок, полученных катодным распылением тантала в атмосфере аргона (давление 1,5 мм рт. ст.) в зависимости от парциального давления реактивного газа. [c.21] Температурный коэффициент сопротивления чистой танталовой пленки первоначально имеет положительную величину. По мере образования нитридов он уменьшается. При парциальном давлении азота 3 10- мм рт. -ст. [c.22] Еще большее влияние на изменение электрических свойств пленок оказывает кислород. Зависимость удельного сопротивления от парциального давления кислорода имеет экспоненциальный характер (рис. 1-6). С увеличением парциального давления кислорода удельное сопротивление пленки возрастает на несколько порядков, а температурный коэффициент сопротивления плавно уменьшается и при давлении 2- мм рт. ст. становится отрицательным. [c.22] Как и в случае азота, первоначальное изменение электрических свойств танталовых пленок объясняется растворением кислорода между узлами кристаллической решетки. Резкое возрастание удельного сопротивления и падение температурного коэффициента сопротивления при высоких давлениях кислорода происходят вследствие образования изоляционных слоев пятиокиси тантала, которые обволакивают отдельные частицы тантала. В результате по мере окисления пленки ее сопротивление резко возрастает, и она приобретает свойства пятиокиси тантала (изолятора). [c.22] Характерно, что большинство пленок нитридов и карбидов тугоплавких металлов, полученных при катодном распылении, становится сверхпроводящим при более вы- соких температурах, чем чистые металлы, что, по-видимому, объясняется изменением их структуры в процессе катодного распыления. [c.23] Вернуться к основной статье