Зміст
Введення
1 Фізичні вакуумні методи
1.1 термовакуумного напилювання
1.2 Іонно-плазмовіметоди отримання тонких плівок
1.2.1 Катодне розпорошення
1.2.2 трьохелектродної система розпилення
1.2.3 Високочастотне розпорошення
1.2.4 Реактивний розпорошення
1.2.5 магнетронного розпилення
1.3 Іонно-променеві методи отримання тонких плівок
1.4 Молекулярно-променеваепітаксії
1.5 Лазерне розпорошення
2 Хімічні вакуумні методи
2.1 Реактивний катодне розпилення
2.2 газофазного МОС-гидридні епітаксії з використаннямметалоорганічних сполук
2.3 Жидкофазная епітаксії
3 Хімічні вневакуумние методи
3.1 Електрохімічне осадження покриттів
3.2 Хімічна металізація
Висновок
Список літератури
Введення
Один із сучаснихспособів модифікацій виробів машинобудування та приладобудування - зменшеннягеометричних розмірів їх елементів. Багато хто з них включають в себетонкоплівкові покриття, характеристики яких можна міняти, варіюючи їхтовщину. За функціональним призначенням такі покриття пов'язані практично звсіма розділами фізики: механікою, електрикою, магнетизмом, оптикою, а вЯк матеріали для них використовується більшість елементів Періодичноїсистеми.
У галузяхпромисловості, які виробляють електронні, в тому числі мікроелектронніпристрої, використовують різноманітні технологічні процеси, в якихвихідні матеріали і напівфабрикати перетворюються в складні вироби, що виконуютьрізні радіо-, опто-або акустоелектричні функції. При виготовленні всіхвидів напівпровідникових приладів та ІМС в тому чи іншому обсязі використовуєтьсятехнологічний процес нанесення тонких плівок в вакуумі - тонкоплівковатехнологія.
У даній роботіпредставлені основні методи отримання тонких плівок, їх схеми роботи, а так самодостоїнства і недоліки цих методів.
1Фізичні вакуумніметоди
Фізичні методиосадження різних матеріалів добре відомі і досить докладнообговорюються в науковій літературі. Можна сказати, що всі ці технологіїможливі для отримання оксидних плівок. Нижче наведено короткий огляд цихметодів отримання плівок у вакуумі.
1.1Термовакуумнойнапилення
термовакуумной методотримання тонких плівок заснований на нагріванні у вакуумі речовини до його активноговипаровування і конденсації випаровування атомів на поверхні підкладки. До переваг методу осадження тонкихплівок термічним випаровуванням відносяться висока чистота осаждаемого матеріалу(Процес проводиться при високому і надвисокому вакуумі), універсальність(Наносять плівки металів, сплавів, напівпровідників, діелектриків) івідносна простота реалізації. Обмеженнями методу є нерегульованашвидкість осадження, низька, непостійна і нерегульована енергія загроженихчастинок.
Сутність методутермовакуумного напилювання можна пояснити за допомогою спрощеної схеми установки,представленої на рис.1.
Рис. 1 Схема установкитермовакуумного випаровування
Речовина, підметнапиленню, поміщають в пристрій нагріву (випарник) 1, де воно при достатньовисокій температурі інтенсивно випаровується. У вакуумі, який створюється всерединікамери спеціальними насосами, молекули випаруваної речовини вільно і швидкопоширюються в навколишній простір, досягаючи, зокрема, поверхніпідкладки 2. Якщо температура підкладки не перевищує критичного значення,відбувається конденсація речовини на підкладці, тобто ріст плівки. На початковомуетапі випаровування щоб уникнути забруднення плівки за рахунок домішок,адсорбованих поверхнею испаряемого речовини, а також для виведеннявипарника на робочу температуру використовується заслінка 4, тимчасовоперекриває потік речовини на підкладку. В залежності від функціональногопризначення плівки в процесі осадження контролюється час напилення, товщина,електричне опору або який-небудь інший параметр. Після досягнення заданогозначення параметра заслінка знову перекриває потік речовини та процес зростанняплівки припиняється. Нагрівання підкладки за допомогою нагрівача 3 перед напиленнямсприяє десорбції адсорбованих на її поверхні атомів, а в процесіосадження створює умови для поліпшення структури зростаючої плівки. Безперервнопрацююча система відкачування підтримує вакуум порядку 10 -4 Па.
Розігрів испаряемогоречовини до температур, при яких воно інтенсивно випаровується, здійснюютьелектронним або лазерним променем, СВЧ-випромінюванням, за допомогою резистивних підігрівачів(Шляхом безпосереднього пропускання електричного струму через зразок зпотрібного речовини або теплопередачею від нагрітої спіралі). У цілому методвідрізняється великою різноманітністю як за способами розігріву испаряемогоречовини, так і по конструкціях випарників.
Якщо потрібно отриматиплівку з багатокомпонентного речовини, то використовують кілька випарників.Оскільки швидкості випаровування у різних компонентів різні, то забезпечитивідтворюваність хімічного складу одержуваних багатокомпонентних плівокдосить складно. Тому метод термовакуумного напилювання використовують в основномудля чистих металів.
Весь процестермовакуумного напилювання можна розбити на три стадії: випаровування атомів речовини,перенесення їх до підкладки і конденсація. Випаровування речовини з поверхні маємісце, взагалі кажучи, при будь-якій температурі, відмінної від абсолютного нуля. Якщодопустити, що процес випаровування молекул (атомів) речовини протікає в камері,стінки якої достатньо сильно нагріті і не конденсують пар (відображаютьмолекули), то процес випаровування стає рівноважним, тобто число молекул,покидають поверхню речовини, дорівнює числу молекул, що повертаються вречовина. Тиск пари, відповідне рівноважного стану системи,називається тиском насиченої пари, або його пружністю.
Практика показує, щопроцес осадження плівок на підкладку відбувається з прийнятною для виробництвашвидкістю, якщо тиск насиченої пари приблизно дорівнює 1,3 Па. Температураречовини, при якій р і = 1,3 Па (р і - тискнасиченої пари при температурі випару), називають умовною температурою Т ум .Для деяких речовин умовна температура вище температури плавлення Т пл ,для деяких - нижче. Якщо Т ум <Т пл , то це речовинаможна інтенсивно випаровувати з твердої фази (сублімацією). В іншому випадкувипаровування здійснюють з рідкої фази. Залежності тиску насиченої пари відтемператури для всіх речовин, що використовуються для напилення тонких плівок,представлені в різних довідниках у формі докладних таблиць або графіків.
Друга стадія процесунапилення тонких плівок - перенесення молекул речовини від випарника до підкладки.Якщо забезпечити прямолінійний і спрямований рух молекул до підкладки, томожна отримати високий коефіцієнт використання матеріалу, що особливо важливопри осадженні дорогих матеріалів. За інших рівних умов це підвищуєтакож і швидкість росту плівки на підкладці.
У міру випаровуванняречовини інтенсивність потоку та діаграма спрямованості для більшості типіввипарників поступово змінюються. У цих умовах послідовна обробканерухомих підкладок приводить до розкиду в значеннях параметрів плівки вмежах партії, обробленої за один вакуумний цикл. Для підвищення відтворюваностіпідкладки встановлюються на обертовий диск-карусель. При обертанні каруселіпідкладки по черзі і багаторазово проходять над випарником, за рахунок чогонівелюються умови осадження для кожної підкладки і усувається впливтимчасової нестабільності випарника. Третьою стадією процесу напилення тонкихплівок є стадія конденсації атомів і молекул речовини на поверхніпідкладки. Цю стадію умовно можна розбити на два етапи: початковий етап - відмоменту адсорбції перший атом (молекул) на підкладку до моменту утвореннясуцільного покриття, і завершальний етап, на якому відбувається гомогенний зростанняплівки до заданої товщини.
1.2 Іонно...
