распылением реактивным распылением

Рис. 56. Зависимость температурного коэффициента сопротивления ТКС танталовой пленки нормальной толщины, полученной реактивным распылением, от парциального давления реактивного газа

Несмотря на исключительную термостойкость, хорошую коррозионную стойкость и твердость, нитриды обсуждаемого класса используются не столь широко, как карбиды. Износоустойчивую поверхность из TiN на Ti можно получить путем азотирования. Нитридные пленки в интегральных схемах легко наносятся путем реактивного распыления. Электросопротивление пленок на основе сплавов TaN и NbN почти не зависит от температуры, кроме того, они характеризуются исключительной коррозионной стойкостью, и поэтому, несомненно, должны использоваться гораздо шире. [c.18]

Используемых для получения нитридов в описанных выше методах высоких температур можно избежать при реактивном распылении [20—37]. Реактивное распыление можно определить как распыление в присутствии реактивного газа, так что осаждающаяся пленка может иметь химический состав, отличный от материала мишени. Для получения карбидов или нитридов реактивный газ должен содержать углерод или азот. [c.26]

Рис. 6. Устройство для приготовления методом реактивного распыления тройных нитридных тонких пленок КЬ 2г—N.

Метод реактивного распыления был использован для синтеза только нескольких бинарных и тройных нитридов. Тем не менее простота приготовления, высокое качество получаемых нитридов и легкость контролирования состава показывают, что этот метод для некоторых целей лучше описанного выше метода реакции в газовой фазе. С его помощью можно без труда приготовить эпитаксиальные пленки [38]. [c.28]

Техника приготовления монокристаллов и тонких пленок из тугоплавких соединений только начинает развиваться. Для изучения механических характеристик, а также диффузионных, электрических и магнитных свойств необходимы высокочистые монокристаллы заданных составов. Весьма перспективными материалами представляются нам высокочистые тонкие пленки (которые, вероятно, лучше всего получать реактивным распылением), характеристики и физические свойства таких пленок должны быть тщательно исследованы. [c.250]

Вещество Катод РеагентныЙ газ (реактивное распыление) Литература [c.244]

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]

При методе реактивного распыления [25—27], который, конечно, является методом многокомпонентных систем, в вакуумную систему того же самого типа, что и в методе катодного распыления, вводят реагентный газ и он соединяется с частицами катода, так что на подложке осаждается слой соединения вещества катода с реагентным газом. Детали механизма реакции не ясны не ясно даже то, где она происходит. Требуемое напряжение составляет несколько киловольт, давление — от 10" до 10 з мм рт. ст. Атмосфера представляет собой смесь инертного и реагентного газов. При одновременном распылении катодов из [c.246]

Роль такой области в процессе реактивного распыления точно не установлена, но некоторые исследователи считают, что она представляет собой важную зону в системе реактивного распыления [92]. Более подробное рассмотрение влияния электроотрицательных газов на тлеющий разряд проводится в работе [7]. [c.440]

Ркс. 23. Зависимость скорости нанесения пленок 02 методом реактивного распыления от процентного содержания кислорода в распылительной атмосфере. [c.440]

Помимо кислорода наиболее часто в качестве активного газа при реактивном распылении используется азот. Так, например, широко исследовалась система тантал — азот из-за ценных свойств пленок тантала, легированных азотом [106, 1071. Представляют интерес как растворенный в тантале азот, так и нитриды тантала. Обычный метод измерения процентного содер кания азота в пленках системы тантал — азот заключается в установлении определенной концентрации азота в рабочей атмосфере. Подобным же образом, хотя и в меньшей степени, исследовалось соединение титана [108]. [c.441]

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]

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]

В результате рассмотрения энергий активации, необходимых для различного типа процессов роста, был сделан вывод о том, что образование окисной фазы во время реактивного распыления происходило почти полностью на подложке. Так, например, увеличение скорости нанесения с повышением температуры подложки в случае реактивного распыления (см. выше) рассматривалось как убедительное доказательство того, что рост изолирующей пленки на подложке ограничивался скоростью поступления атомов активного газа, скорость реакции которых с атомами металла увеличивалась с повышением температуры подложки. Для пленок окиси алюминия, например, наносимых на сапфир прямы.м (высокочастотным) распылением, скорость нанесения изменялась от 75 А/мин при те.мпературе подложки 375° С до 38 А/мин при температуре подложки 520° С. В то же время для пленок окиси алю.чиния, получаемых на сапфире реактивным распылением в тлеющем разряде постоянного тока, скорость нанесения изменялась от 95 А/мин при температуре подложки 375° С до 145 А/мин при температуре подложки 500° С. [c.438]

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]

Первые работы по изучению прозрачных проводящих пленок, изготовленных с помощью реактивного распыления, были проведены Престоном (1950 г.). Он довольно детально исследовал оптические свойства пленок окиси кадмия (Сс10). Оказалось, что эти пленки, обладающие высокой прозрачностью, являются хорошими электродами для селеновых фотоэлементов. Мирославский Ранюк (1961 г.) сообщили об измерении оптических констант в области 1,5—7 мкм для пленок СёО, полученных катодным распылением. Ьни показали, что поглощение в этой области зависит от концентрации электронов и их подвижности. [c.502]

Лакшман (1963 г.) исследовал влияние легирования индием или медью на спектральную зависимость пропускания пленок Сс10, полученных реактивным распылением. Этим же методом он получил стабильные пленки сульфидов кадмия, свинца, меди, олова и молибдена площадью свыше 50 см Удельное темновое сопротивление пленок сульфида кадмия обычно находилось в пределах 10 —10 Ом-см. Легирование пленок в процессе нанесения при- [c.502]

К. о. - материал для изолирующих, защитных, пассипн рующих, оптич. слоев в полупроводниковых y TpoH imu волоконной оптике. Слои наносятся напылением в вак>>мс. реактивным распылением Si в плазме Oj. Образую/кнйь я [c.519]

На рис. 6 представлена схел а установки реактивного распыления, применяемая для осаждения тройных нитридных пленок [35]. [c.27]

Кристаллические структуры тонких нитридных пленок также часто отличаются от структур массивных образцов. Например, TaN в тонкой пленке, полученной реактивным распылением, имеет структуру В1 [9], в то время как в массивных образцах эта структура не наблюдается. В тонких пленках NbN [33, 34] и Nb2N [35] также не были обнаружены некоторые фазы, полученные в массивных образцах. [c.88]

При распылении с геттерированием [23, 24], прежде чем начинается образование пленки за счет катодного распыления, из газа за счет реактивного распыления удаляются (геттерируются) химически активные составляющие. Такой метод дает пленки очень высокой чистоты. В типичной установке для напыления с Геттерированием в системе кроме обычной подложки, анода, имеется второй анод. Этот анод имеет форму экрана, окружающего катод и подложку. Сначала подложку закрывают заслонкой, чтобы предотвратить осаждение пленки, и все химически активные газы внутри экрана удаляют за счет поглощения в металле, распыленном из катода и осевщем на стенках сосуда. В результате этого давление химически активных газов в системе можно уменьшить до 10" мм рт. ст. Чтобы достичь такого давления в обычной системе, требуются сложные насосы и длительное обезгаживание. После геттерирования заслонку отводят и катод распыляют на подложку. Выделение газов из стенок сосуда сдерживается напыленными слоями металлических соединений. Экран делают плотно прилегающим к катоду и аноду, так что диффузия примесей из остальной части системы затруднена. Рабочее напряжение обычно составляет 1,0—1,5 кВ при токах 2—10 мА. Сначала систему откачивают до 10" мм рт. ст. и при температуре приблизительно на 50° выше температуры осаждения производят обезгаживание подложки. Вообще говоря, необходимо независимое регулирование температуры подложки. В качестве газа обычно используют Аг, и реактивного распыления в течение 15—30 мин обычно достаточно, чтобы очистить атмосферу. Стойрер и Хозер [24] на стадии разложения использовали давление Аг в интервале (31 -f- 185)-10"- мм рт. ст. До сих пор специального упора на выращивание монокристаллов не делалось, и это потребует, вероятно, более высоких температур подложки и применения монокристальных подложек. Распыление с геттерированием дает возможность изучать механизмы роста кристаллов в сверхчистых условиях, а также получать сверхчистые пленки. [c.247]

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]

Если бы меаду материалом катода и химически активным газом существовало только одно соединение, то процесс реактивного распыления был бы достаточно простым ти условии, что для образования соединения количества газа достаточно. Однако во многих случаях в зависимости от условий распыления могут получиться различные соединения. Эта задача рассматривается в работах Перни и его сотрудников [87—89]. Они показали, что конкретный тип образующегося соединения зависит как от процентного содержания активного газа в распылительной атмосфере, так и от величины Е, называемой приведенным полем, которая определяется следующим образом [c.437]

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]

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]

Вообще, реактивным распылением были получены пленки большого числа окислов металлов, К наиболее ранним исследованиям относится работа Хайзингера и Кёнига [97], которые получили окислы алюминия, кадмия, титана, кремния и тория. Были получены пленки других окисных соединений, таких как окись олова [98], смешанные окислы на основе свинца и теллура [99], двуокись ванадия [100], а также пленок различных стекол [101] и керамик [102], Недавние работы содержат ряд весьма интересных данных относительно влияния типа подложки на скорость нанесе- [c.440]

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 устройС1ве Помпея, изображенном на рис. 25, химическое распыление совершается во вспомогательной разрядной трубке. Но гидрид не разлагается здесь же, а поступает в основную разрядную камеру, где происходит реактивное распыление, во время которого он вступает в реакцию с материалом основной мишени. Главные преимущества такой методики по сравнению с реактивным распылением при непосредственно.м напуске в камеру гидридов из внешнего баллона состоят в том, что в данно.м случае можно гарантировать чистоту гидрида, и что гидрид приготавливается на месте по мере необходимости. Важно отметить, что гидриды всех перечисленных выше материалов крайне ядовиты, поэтому вполне очевидно преимущество приготовления лишь небольших количеств гидрида, большая часть которого полностью вступает в реакцию в основной камере. [c.443]

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]

Другие способы обратного маскирования. Недостатки, связанные с введением фоторезиста в вакуумную систему, можно избежать, применяя для создания защитного негативного рельефа другие легко растворимые материалы. Но в этом случае необходимо ввести дополнительную операцию, а именно, осаждение пленки, из которой должен быть создан защитный негативный рельеф методами обычной фотолитографии. О таком способе сообщается в работе Мэрфи [131], который использовал пленку В1гОз, полученную реактивным распылением. Этот окисел имеет хорошее сцепление со стеклом и легко растворяется в 1%-ном растворе хлористоводородной кислоты. При последующем осаждении пленки, в которой [c.625]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология