Физико-химические и физические основы ионных, ионно-плазменных, плазмохимических методов нанесения микроэлектронных структур

разрядную камеру с термокатодом, в которую подается рабочий газ под давлением приблизительно 0,5 Па, что обеспечивает высокую концентрацию ионов. Разрядная камера отделена от камеры осаждения калиброванным отверстием, благодаря чему обеспечивается перепад давлений, и давление в камере осаждения, где расположены мишень и подложки, составляет примерно 0,015 Па. Часть ионного тока поступает через отверстие на мишень и распыляет её. Интенсивность распыления мишени в условиях высокого вакуума повышает скорость осаждения и чистоту пленки.

Рассмотренные системы распыления на постоянном токе используют для напыления проводящих и полупроводниковых материалов. Если мишень выполнена из диэлектрического материала, ударяющиеся о мишень ионы не могут нейтрализоваться электронами из внешней цепи и быстро осаждаются на поверхности мишени, образуя положительный распределенный заряд. Дальнейшее поступление ионов на мишень становится невозможным и процесс распыления прекращается.

4. Высокочастотное распыление

Для распыления диэлектрической мишени необходимо периодически с определенной частотой менять знак потенциала на мишени: при положительном потенциале на мишени поток электронов нейтрализует положительный заряд ионов (происходит рекомбинация ионов) и ионы из плазмы вновь устремляются к мишени, бомбардируя ее. Происходит поочередная обработка мишени электронами и положительными ионами. Так как подвижность электронов значительно больше подвижности ионов, за время положительной полуволны на мишень поступает электронов значительно больше, чем это необходимо для нейтрализации ионов. Излишки электронов образуя по поверхности мишени распределенный отрицательный потенциал. С каждым новым периодом переменного напряжения отрицательный заряд накапливается, в результате чего отрицательный потенциал мишени растет, что равноценно появлению на электродах отрицательного смешения переменного синусоидального напряжения. Этот процесс продолжается до тех пор, пока заряд электронов, переносимый на мишень за время положительной полуволны, не станет равны заряду ионов, поступающих на мишень за время отрицательной полуволны (рис. 4.1). В итоге возникает постоянное отрицательное смешение и процесс стабилизируется.

Подложки обычно размещают на заземленном металлическом держателе (рис. 4.2), поэтому на их поверхности также может накапливаться отрицательный заряд в период бомбардировки мишени ионами. Для того чтобы избежать возникновения потенциала смещения на подложке и, следовательно, интенсивной бомбардировки растущей пленки ионами, площадь держателя увеличивают (потенциал смещения обратно пропорционален четвертой