Физико-химические основы технологии электронных средств. Конспект лекций, страница 19

Газовая эпитаксия:

Состоит в переводе вещества будущей пленки в летучее химическое соединение, доставке этого химического соединения к подложке и разложении его с выделением на подложке атомов чистого исходного вещества.

Жидкостная эпитаксия:

Выращивание пленки GaAs автоэпитаксией. Количество GaAs выбирается таким, чтобы до температуры   раствор был пересыщенным, выше  - ненасыщенным. После нагревания до  ставят в горизонтальное положение и выключают печь.

Твердофазная эпитаксия:

В основе лежат процессы твердофазного взаимодействия в многослойной тонкопленочной системе, происходящие при изотермическом отжиге.

Молекулярно-лучевая эпитаксия:

Эпитаксия с использованием сканирования луча лазера (графоэпитаксия).

Особенности структуры пленок. Влияние физико-химических факторов на структуру и свойства пленок.

Отличительная особенность пленок – это конечная их толщина d. Это играет главную роль во многих физических процессах. Структура пленок значительно отличается от структуры массивного материала. Кроме того, для большинства материалов структура пленки различается в зависимости от толщины пленки.

Классификация по толщине:

-  толстые пленки (10-20 мкм) представляют собой сплошные слои, обладающие более высокой плотностью дефектов и различными типами структурной раз упорядоченности.

-  тонкие пленки d1мкм.

-  сверхтонкие пленки.

Структура тонких пленок зависит от:

-  температуры подложки и состояния её поверхности.

-  от скорости осаждения.

-  давления и состава остаточного газа.

-  свойств испаряемого материала и материала подложки (взаимоотношения).

Один из основных параметров контролируемых в процессе напыления – это удельное сопротивление пленки. Тонкие металлические пленки на неметаллической подложке обладают удельным сопротивлением r значительно более высоким, чем удельное сопротивление r массивного материала.

Атомы наносимого материала, попадая на поверхность подложки, некоторое время мигрируют по поверхности, они собираются в островки, их число и размеры зависят от технологических параметров процесса.

Электропроводность возникает тогда, когда размеры островков достаточны для их соприкосновения. Толщину тонкой пленки, при которой она становится проводящей, называют критической.

Структура тонких металлических пленок получаемых методом термовакуумного напыления зависит:

а) от температуры напыления материала, в зависимости от степени влияния этого фактора все металлы можно разделить на 3 группы:

1.  металлы с температурой плавления выше 1900С тугоплавкие (вольфрам, молибден, тантал);

2.  металлы с температурой плавления от 600С до 1900С (Au, Fe, Ni, Pt, Ag, Ti, Cr);

3.  металлы с температурой плавления меньше 600С (висмут, индий, кадмий, магний, цинк).

Металлы первой группы образуют неориентированные слои с малыми  размерами гранул (менее 15 нм).

Металлы второй группы образуют крупнокристаллическую структуру.

Металлы третьей группы склонны к образованию пленок из крупных монокристаллов ориентированных относительно подложки.

б) от скорости испарения: подвижность конденсируемых атомов в процессе испарения и в процессе роста различна для различных групп металлов.

Длительность подвижного состояния у металлов третьей группы является наибольшей, различия между температурой плавления и температурой испарения у них незначительны, поэтому на подогретой подложке возникают островки металла в жидкой фазе. При больших скоростях испарения эти островки соединяются между собой, образуя крупные кристаллиты, при малой скорости испарения происходит кристаллизация с самого начала процесса осаждения.

Для металлов первой и второй групп конденсат затвердевает быстрее и структура значительным образом зависит от скорости испарения.

в) от парциального давления остаточных газов.