Основные технологические группы процессов в производстве электронных средств. Пучки атомных частиц, излучения и поля в качестве инструмента в технологиях электронного машиностроения, страница 10

С помощью атомарных потоков можно создавать уникальные структуры тонких пленок и химические соединения с немеющими аналогов в природе параметрами кристаллической решетки и физическими характеристика ми. Чтобы получить тонкопленочные слои уникальными свойствами, необходимо coxpaнить атомарно чистую поверхность подложки, для чего парциальное давление посторонних примесей должно быть существенно ни 10^-4 Па. Подготовка поверхностей перед осаждением тонких пленок часто является самым важным процессом для получения хорошей адгезии и других требуемых свойств на границе раздела.

Для очистки подложек от поверхностных загрязнений служит вакуумно-плазменное травление ионами инертных или химически активных газов. В технологии изготовления тонких пленок основные области применения атомарных и молекулярных пучков связаны с процессами окисления, эпитаксиального наращивания слоев и легирования полупроводниковых материалов, а также конденсации металлических и диэлектрических пленок.

При ионно-лучевой обработке диэлектрических материалов возникает проблема нейтрализации образующегося поверхностного заряда. Одним из решений этой проблемы является использование атомарных пучков с энергией 1–10 кэВ, получаемых с помощью ионно-оптических систем, снабженных устройством компенсации заряда пучка ионов.

Газоразрядная плазма, состоящая из электронов, ионов и электрически нейтральных атомов, генерирующая различные виды излучений, также может служить инструментом в технологиях электронного машиностроения. С ее помощью можно осаждать металлические и диэлектрические пленки, стимулировать осаждение из газовой фазы диэлектрических пленок, пленок переходных металлов и их силицидов, вытравливать материал через резистивную маску после операций микролитографии, а также получать ионные и электронные пучки большой интенсивности. В электронном машиностроении плазменное травление, заменившее соответствующее жидкостное травление, называют сухим травлением.

Плазменная обработка осуществляется при давлении ниже атмосферного и поэтому совместима с другими "вакуумными" процессами: электронно- и ионнолучевыми, лазерными, рентгеновскими и другими операциями. Формирование микротопологии на изделиях электронной техники осуществляется повторением цикла, включающего три группы операций:

·  получение, обработка и легирование тонких пленок и слоев;

·  микролитография (фото-, электроно-,ионо- и рентгенолитография);

·  травление топологического рисунка.

Благодаря использованию сухого травления геометрические размеры рисунка могут быть получены с погрешностью не более 0,1 мкм.

Для определения момента окончания травления, контроля за химическими и физическими процессами в плазме, измерения скорости осаждения пленок и других параметров применяются различные методы диагностики плазмы. Параметрами газоразрядной плазмы являются состав и концентрация частиц, температура электронов и ионов, плазменное давление и др. В технологиях электронного машиностроения в качестве рабочего газа для плазменной обработки чаще всего используются Аr, О₂, Н₂, CF₄, ССl₄, SiH₄ и другие компоненты при давлении 0,65–250 Па, концентрация ионов составляет около 10¹⁰ ионов/см³, а электронов – 10⁸– 10¹⁰ электронов/см³, температура электронов может составлять 1,2–30 эВ, частота ВЧ-плазмы может изменяться в диапазоне 3,5– 27 МГц.

Электрические и магнитные поля. В современной электронной технике имеется еще одно уникальное направление – электроника сверхвысоких частот, которая не только играет важную роль в развитии военной техники, техники передачи информации и связи, но и находит применение в машиностроении, энергетике, строительстве, медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве, бытовой технике и др.

В перечисленных областях в качестве инструмента выступают мощные электрические и магнитные поля, которые оказывают на обрабатываемые материалы силовое, тепловое, химическое воздействие, или их комбинации. С помощью этих полей можно проводить сушку и модификацию различные конструкционных материалов (древесины, пластмасс, металлов и т.п.), заменять "мокрые" методы нагрева (вода, пар) "сухими" (поле), изготовлять тонколистовые детали и соединять между собой разнородные материалы (металлы, стекло, керамику) и др.