Распыление реактивное ионное

Реактивное ионное распыление. При реактивном ионном распылении протекают реакции с осаждаемым веществом. В вакуумную камеру вводят дозированное количество реактивного газа (О2, N2, СО, СН4) для того, чтобы он в зависимости от концентрации вступил в химическое соединение с распыляемым веществом или образовал с ним твердый раствор. Твердые растворы реактивных газов в металле пленки могут достигать более высоких концентраций, чем в массивных образцах, что позволяет получать пленки с необычными и полезными свойствами. Легирование тантала малым количеством азота (до 5%) является средством изменения микроструктуры пленок. [c.152]

Вместо аргона можно использовать азот. Однако в этом случае для получения покрытия такой же толщины необходимо увеличить продолжительность распыления и/или ток разряда. Следует избегать наносить покрытие распылением на воздухе, так как присутствие паров воды, двуокиси углерода и кислорода вызывает появление сильно реактивных ионов, которые могут приводить к быстрой деградации образца. [c.203]

Андерсен (1969) и Андерсен с сотр. (1969) исследовали выход распыленных ионов для многих чистых элементов. Рис. 13.12 иллюстрирует различия, которые можно наблюдать при бомбардировке чистого алюминия ионами инертного газа и электроотрицательного газа при прочих равных условиях. Экспоненциальный спад ионообразования во времени при бомбардировке ионами инертного газа связан с химией поверхности образца. Ионной бомбардировкой удаляются с поверхности сильно связанные комплексы, возникшие вследствие хемосорбции реактивных газов (в основном окиси), что и приводит к уменьшению выхода положительных ионов. Если же производится распыление ионами кислорода, одновременно с разрушением слоя окиси идет 27 [c.419]

Один из основных вопросов, интересующих исследователей реактивного распыле ия, заключается в определении той области распылительной системы, где происходит реакция. Образует ли химически активный газ слой на поверхности катода, после чего распыляются молекулы соединения, или же реакция происходит непосредственно на подложке Имеющиеся данные свидетельствуют, что более существенным является второй механизм [132]. Реакция в газовой фазе маловероятна из-за возникающих проблем сохранения импульса и рассеяния теплоты реакции. Однако известны факты испускания котодом и молекулярных частиц. Так, например, в работе [86] проведен масс спектрометрнческий анализ ионов, эмиттированных с поверхности тантала, распыляемой в парах ртути в условиях, не исключающих загрязнения катода. Выло установлено присутствие трех основных типов ионов ТаО+, Та+ и ТаОг+ с относительным содержанием 10 9 5,6. Следует все же отметить, что ионы распыленного материала со- [c.436]

Распыление широко применяют для получения поликристаллических и аморфных пленок, но при соответствующем контроле можно получить и монокристаллические пленки. Основное преимущество метода состоит в том, что кристаллизация пленки может происходить при более низких температурах, чем при обычном росте за счет сублимации — конденсации, так как испарение осуществляют с помощью электрического поля, а не путем нагревания. Использовали три основных метода катодное распыление (и вариант метода, называемый катодным распылением с геттерированием), реактивное распыление и ионное внедрение (которое скорее является методом активации выращенных кристаллов, чем методом выращивания кристаллов). [c.245]

Как было показано ранее, скорость нанесения пленок ионным распылением почти не зависит от катодного напряжения в области высоких на-прпжений, но прямо пропорциональна плотности тока на катоде в широком интервале токов. Примером этому служит рнс. 12. Петерс и Мантелл [91] показали, что во время реактивного распыления (по крайней мере в случае пленок смешанных окислов свинца и теллура) скорость нанесения пле-1 ок фактически уменьшается при высоких напряжениях на катоде. Это иллюстрирует рис. 22, на котором показана зависимость скорости нанесения пленок, отнесенной к единице катодного тока, от энергии ионов, бомбардирующих мишень. Независимыми экспериментами было установлено, что скорость нанесения линейно возрастала с повышением тока на катоде и слабо зависела от давления распыляющего газа. Было также показано, что коэффициент распыления материала мишени возрастал почти линейно [c.438]

При реактивном ионном распылении реакции должны протекать не на мишени, а в растущей пленке. Преобладание процесса в той или иной зоне зависит от соотношения реактивного газа и аргона. Лри распылении только в реактивном газе преобладает процесс на мишени, разряд протекает вяло, большинство атомов газа расходуется на образование соединений на поверхности мишени, которые препятствуют протеканию ионного распыления. Поэтому количества реактивного газа не должно превышать 10%. [c.152]

Исследовалось также применение в качестве реактивного газа при получении пленок нитрида кремния вместо азота аммиака [114]. В этом случае, в отличие от распыления в азоте, оказалось возможным добавлять в распылительную атмосферу относительно большие количества аргона, не изменяя стехиометрии получаемых пленок. Так, например, в атмосфере аргона, содержащей всего 2% аммиака, получались пленки, состоящие в основном из нитрида кремния, а для получения чистых пленок нитрида кремния в распылительной атмосфере было достаточно 5% аммиака. В противоположность этому пленки, полученные распылением мишени из кремния в атмосфере, состоящей из 5% азота и 95% аргона, были по существу из чистого кремния. Эта повышенная активность аммиака объясняется большей концентрацией ионов N при разряде в присутствии аммиака. Основной недостаток пленок нитрида кремния, полученных реактивным распылением в аммиаке, заключается в том, что они содержат примесь водорода, которая может влиять на некоторые диэлектрические свойства этих пленок. [c.442]

Различают три основных вида реактивного распыления — катодное, ионное и высокочастотное. При реактивном распылении газовая среда (кислород, азот, метан, аммиак) химически активна по отношению к распыляемым материалам. [c.47]

Анодирование ведется при относительно высоких давлениях кислорода, поэтому ионное распыление катода всегда реактивное [c.158]

По способу перевода в-ва из конденсированной в газовую фазу различают вакуумное испарение и ионное распыление. При ионном распылении частицы наносимого в-ва выбиваются с пов-сти конденсир. фазы путем ее бомбардировки ионами низкотемпературной плазмы. Вариантами ионного распыления являются катодное, магнетронное, ионно-плазменное и высокочастотное распыление, к-рые отличаются друг от друга условиями формирования и локализацией в пространстве низкотемпературной плазмы. Если распьшение проводится в присут. хим. реагентов (в газовой фазе), то на пов-сти изделия образуются продукты их взаимод. с распыляемьил в-вом (напр., оксиды, нитриды). Такое распыление наз. реактивным. [c.171]

Несмотря на то, что о возможности ионного распыления диэлектриков известно уже давно [116], тонкие пленки диэлектриков до недавнего времени наносились лишь методом реактивного распыления. Простая замена металлической мишени диэлектриком в обычной системе ионного распыления на постоянном токе обречена на неудачу из за быстрого образования [c.443]

Особенностью ионного (магнетронного) распыления, которое производится при рабочем давлении порядка 10 Па, является необходимость предварительной откачки до высокого вакуума, а затем длительное поддержание среднего вакуума при значительном потоке инертного (аргона) и реактивных (кислорода, азота) газов. [c.78]

Метод ионного реактивного распыления предусматривает использование сформированных ионных пучков, направляемых на распыляемые мишени (например, кремний, алюминий). Для распыления пригодны установки триодного типа. Пленки 51зМ4, A1N синтезируют распылением мишеней ионами азота в условиях сравнительно глубокого разрежения 6,7(10 —10 ) Па (5-10 —5-10 мм рт. ст.) (плазма дугового разряда низкого давления). При постоянном напряжении на мишени (1—3 кВ) скорость роста пленки A1N равна 60—200 А/мин [41, с. 278, 284]. [c.47]

Автодесорбция газовых примесей. При ионном распылении есть опасность, что благодаря ионизации атомы примесных фоновых газов будут интенсивно проникать в пленку вещества и адсорбироваться в ней, чему способствуют геттерные свойства свежераспыленной пленки. Поэтому важно рассмотреть условия, позволяющие удалять в процессе конденсации примеси реактивных газов— азота, кислорода. Влияние аргона на пленку незначительно. [c.149]

Посредством ионного распыления металлов или полупроводников на постоянном токе или на высокой частоте в атмосфере реактивны. газов, например кислорода или азота, можно получать пленки (с высоким содержанием кислорода или азота) таких материалов, как Si02, ТЮг, SiaN4 и SnOo. [c.362]

В предыдущем разделе мы рассматривали захват примесей во время ионного распыления и возможности его уменьшения. Однако в некоторых случаях может оказаться желательным получить химическое соединение распыляемого материала и распыляющего газа. Поэтому химически активный газ можно специально вводить в распылительную систему для получения такого соединения в виде пленки. Такой способ получения пленок называется реактивным распылением. Большая часть работ по реактивному распылению посвящена окислам проводились также исследования по получению пленок нитридов, сульфидов и других соединений. Имеются обзоры по реактивному распылению, сделанные Шварцем [84] и Холлэндом [1]. Холлэнд и Сиддалл [85] описали небольшую установку для реактивного распыления различных материалов. [c.436]

Вообще говоря, за исключением того, что при реактивном распылении во многих случаях следует ожидать уменьшения срока службы датчиков давления, процессы, происходящие при таком распылении, не отличаются от процессов при обычном ионном распылении. Кроме того, если разряд поддерживается с помощью 1ермоэлектронной эмиссии из нагреваемого прямонакального катода, то срок службы такого катода будет существенно уменьшен присутствием в газовой атмосфере химически активных компонентов, если только их парциальное давление не будет очень низким. [c.439]

Наибольшую часть соединений, получаемых реактивным распылением, несомненно, составляют окислы. Это обусловлено как полезными свойствами окислов многих мегаллов, так и легкостью, с которой можно проводить реактивное распыление в кислороде. Введение в распылительную камеру кислорода оказывает заметное влияние на вид тлеющего разряда в аргоне. В частности, добавление даже небольших количеств кислорода влияет на разряд так же, как значительное повышение давления в камере сокращается темное пространство и уменьшается импеданс разряда. Этот эффект объясняется тем, что дрейфовая скорость электронов, движущихся в темном пространстве, уменьшается в присутствии атомов кислорода, которые временно связывают электроны и превращаются в отрицательные ионы. В результате эффективноегь образования положительных ионов прн соударениях электронов с атомами газа возрастает (см. рис. 1). Другим следствием присутствия в зоне разряда отрицательных ионов является то, что вокруг анода может образоваться область скопления отрицательных ионов, аналогичная оболочке из положительных ионов на катоде. [c.439]

Если приняты меры к предотвращению утечки токсичных газов в атмосферу лаборатории, то в распылительную камеру можно вводить многие элементы в виде водородных соединений. Например, Лакшманан и Митчелл [115] получали пленки сульфидов таких металлов, как кадмий, свинец, медь, олово и молибден путем их реактивного распыления в атмосфере H2S. Подобным же образом для реактивного распыления можно использовать и углерод, вводя его в виде метана. Это было проделано, например, 8 случае получения пленок системы тантал — углерод [106]. В пленках, изготовленных таким образом, почти наверняка будет присутствовать и водород, если только во время нанесения не будет достаточно высокой температура подложки и (или) не будуг кпол ьзованы определенные преимущества ионного распыления со смещением. [c.442]

Помпей [92] предложил необычную методику, с помощью которой можно проводить реактивное распыление больщого числа различных материалов. К ним относятся соединения серы, селена, теллура, фосфора, мышьяка, сурьмы, висмута. Чтобы понять эту методику, необходимо сначала сказать несколько слов о технологии, названной химическим распылением . Это не совсем удачный термин, поскольку обозначаемый им процесс цц 1 меет, на самом деле, ничего общего с распылением. Чтобы проводить химическое распыление, соответствующий материал помещают в разряд низкого дазлеиия в атмосфере водорода Тогда ионы водорода вступают в реакцию с поверхностью эгого мь гериала и образуют водородное соединение. [c.442]

В таблице 1 перечислены все методы в отдельных случаях тр -дно провести четкую границу между химическими и физическими метода 11и. Некоторые из них включены в таблицу для полноты картины (иапример, ионное покрытие, близкое к осаждению при термическом нспарепии, реакции в плазме, сходные с ионным распылением, газовое анодирование, с.ход-ное с реактивным распылением). В табл. 1 перечислены также ведущ е авторы в области исследования данных методов и ссылки на их работы для последующего детального изучення. Некоторые из методов, приведенных в табл. 1, позволяют получать не только тонкие (менее 10 000 А), но и толстые (более 10 000 А) пленки. Однако для получения толстых пленок существуют специальные методы, объединенные в табл, 2, Из них только метод глазурования имеет чисто химический характер рассмотрение их не входит в задачи данного раздела, [c.462]

Метод катодного реактивного распыления, характеризующийся постоянной разностью потенциалов между катодом и подложкой (2—5 кВ), применяется для синтеза тонких окисных, нитридных, карбидных пленок в потоке кислорода, азота, метана при давлении 133- (10 —10 ) Па. Используя, например, азотную плазму и кремниевый катод, получают покрытие из нитрида кремния. Ионы азота выбивают из катода атомы кремния, которые вступают в реакцию с азотом. Образовавшийся нитрид кремния SisN4 (с нарушенной в той или иной степени стехиометрией) осаждается на подложке. При катодном распылении алюминия в плазме сухого кислорода (Ot) образуется пленка АЬОз. [c.47]

Наиболее распространено катодное распыление металлов в вакууме. Так, в атмосфере аргона, получают металлические зеркальные покрытия. В окислительной среде, при возбуждении тлеющего разряда в кислороде, когда разрядное пространство становится высокоактивной средой, поверхность изделий, расположенных на некотором расстоянии от катода, покрывается пленкой окисла. Данный метод известен в литературе как метод получения пленок реактивным распылением. Так могут быть получены пленки окислов алюминия, кремния, тантала, ниобия, вольфрама, циркония, скандия и других металлов [11, 112—114]. Основное преимущество данного метода — возмол<ность получения пленок, состав которых отвечает термически и химически устойчивым соединениям. Кроме того, адгезия пленок из окислов к поверхности стекла и их твердость значительно выше, чем у пленок, состоящих из сульфидов или фторидов, получаемых методом термического испарения. Методом реактивного распыления целесообразно получать тонкие интерференционные светоделительные, просветляющие и защитные пленки на деталях оптических приборов, предназначаемых для работы в условиях повышенной влажности и температуре > 30° С. Однако метод катодного распыления не применим для стекол, содержащих в своем составе большое количество окислов свинца. Например, образование пленок Si02 на поверхности деталей из стекол типа тяжелых флинтов сопровождается отчетливым потемнением стекла [113]. Причинами этого считают электронную и ионную бомбардировку, облучение стекла ультрафиолетовой радиацией, в результате чего окислы свинца восстанавливаются до металлического свинца. При этом замечено большее петемнение стекол при распылении кремния по сравнению с [c.19]

При нанесении реактивным распылением диэлектрических пленок нитрида кремния 81зК4 происходит аналогичный процесс. В рабочую камеру напускают тщательно осушенный и очищенный от кислорода аргон с добавкой азота. Ионы этих газов, бомбардируя кремниевый катод, выбивают из него атомы кремния и на подложке вследствие большой химической активности ионизированных атомов азота образуется пленка нитрида кремния 81зЫ4, отличающаяся высокой химической стойкостью. [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология